DE102010036217A1 - Method for manufacturing hermetic housing for microsystem e.g. microelectromechanical system (MEMS), involves placing base with lid in protective atmosphere, and forming adhesive joint between base and lid - Google Patents

Method for manufacturing hermetic housing for microsystem e.g. microelectromechanical system (MEMS), involves placing base with lid in protective atmosphere, and forming adhesive joint between base and lid Download PDF

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Abstract

A cavity for a component to be encapsulated is arranged between a base (22) and a lid (23). The base is placed with the lid in a protective atmosphere. An adhesive joint is produced as joint between the base and the lid. Another joint is formed between the base and lid, for hermetic encapsulation of cavity from outside. An independent claim is included for hermetic housing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hermetischen Verkapseln eines Mikrosystems zwischen einem Substrat und einem Deckel, wobei zwischen dem Substrat und/oder dem Deckel ein Hohlraum (Kavität) für ein zu verkapselndes Bauteil angeordnet ist.The invention relates to a method for hermetically encapsulating a microsystem between a substrate and a lid, wherein a cavity (cavity) for a component to be encapsulated is arranged between the substrate and / or the lid.

Nach dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahren zur Verkapselung bekannt. Als Beispiele seien anodisches Bonden, Plasma aktiviertes Bonden, Glasfritte, Au-Sn-Löten und Thermokompressions- oder Ultraschallbonden genannt. Durch die Verfahren ist ein Fügen von Silizium, Glas und Metallsubstraten möglich. Alle genannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass sehr glatte partikelfreie Oberflächen sowie hohe Temperaturen notwendig sind.Various methods of encapsulation are already known in the prior art. Examples include anodic bonding, plasma activated bonding, glass frit, Au-Sn brazing and thermocompression or ultrasonic bonding. The methods make it possible to join silicon, glass and metal substrates. However, all of these methods have the disadvantage that very smooth particle-free surfaces and high temperatures are necessary.

Die Anforderungen hinsichtlich der Partikelfreiheit führen dazu, dass die genannten Verfahren nur in Reinräumen mit einer hohen Reinheitsklasse durchgeführt werden können. Die beim Verfahren auftretenden hohen Temperaturen schränken die Anwendungsmöglichkeiten hinsichtlich temperatursensitiver Mikrosysteme weiter ein.The requirements with regard to particle freedom mean that the stated processes can only be carried out in cleanrooms with a high purity class. The high temperatures occurring during the process further limit the possible applications with regard to temperature-sensitive microsystems.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum hermetischen Verkapseln von Mikrosystemen zu entwickeln, das verringerte Anforderungen hinsichtlich der Partikelfreiheit aufweist und bei dem nur relativ niedrige Temperuren auftreten.The object of the invention is therefore to develop a method for hermetically encapsulating microsystems, which has reduced particle freedom requirements and in which only relatively low temperatures occur.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous developments and refinements emerge with the features of the subclaims.

Dadurch, dass das Substrat mit dem Deckel zunächst in eine Schutzatmosphäre eingebracht wird, wobei dort eine Klebefuge als erste Fügung zwischen Substrat und Deckel erzeugt wird, ist es möglich, eine zweite Fügung zwischen Substrat und Deckel, die als hermetische Verkapselung dient, außerhalb eines Reinraums oder dergleichen zu erzeugen. Der Herstellungsaufwand für ein verkapseltes System ist somit durch das erfindungsgemäße zweistufige Verfahren reduziert.Characterized in that the substrate with the lid is first introduced into a protective atmosphere, where there is an adhesive joint as the first joint between the substrate and lid is produced, it is possible a second joint between the substrate and lid, which serves as a hermetic encapsulation, outside of a clean room or the like. The production cost for an encapsulated system is thus reduced by the two-stage process according to the invention.

Die Klebefuge dient hierbei als temporärer Schutz, der ein Eindringen von Partikeln oder dergleichen bis zum Erzeugen der zweiten Fügung verhindert. Als Klebung wird hier jede Art der Verbindung verstanden, die ein Verbindungsmaterial (Polymer) verwendet, welches selbst eine Definierte Permeationsrate für die Bestandteile der Umgebungsatmosphäre besitzt und somit nicht als hermetisch dicht angesehen werden kann.The adhesive joint serves as a temporary protection that prevents penetration of particles or the like until the second joint is created. Bonding is understood here to mean any type of compound which uses a bonding material (polymer) which itself has a defined permeation rate for the constituents of the ambient atmosphere and thus can not be regarded as hermetically sealed.

Der überwiegende Teil des Verkapselungsverfahrens kann somit außerhalb eines Reinraums bzw. einer Schutzatmosphäre durchgeführt werden. Lediglich das Erzeugen der Klebefuge, was mit einem nur geringen zeitlichen- und apparativen Aufwand verbunden ist, muss in einer Schutzatmosphäre erfolgen. Ein Anordnen von aufwändigen Apparaturen zur Erzeugung von Schweißnähten innerhalb eines Reinraums ist nicht notwendig, sodass nur ein Verhältnismäßig kleiner Behälter mit einer Schutzatmosphäre nötig ist. Wie bei Verfahren nach dem Stand der Technik hängen die Anforderung hinsichtlich der Schutzatmosphäre von einem in dem Gehäuse zu verkapselnden Bauteil ab.The majority of the encapsulation process can thus be carried out outside of a clean room or a protective atmosphere. Only the generation of the adhesive joint, which is associated with only a small expenditure of time and equipment, must be done in a protective atmosphere. It is not necessary to arrange expensive apparatuses for producing welds within a clean room, so that only a relatively small container with a protective atmosphere is necessary. As with prior art methods, the requirement for the protective atmosphere depends on a component to be encapsulated in the housing.

Als Fügung wird im Rahmen dieser Anmeldung eine durch Fügen hergestellte Verbindung verstanden.In the context of this application, joining is understood to mean a connection produced by joining.

In Ausführungsformen, in denen relativ unempfindliche Bauteile verkapselt werden, kann es ausreichen, wenn als Schutzatmosphäre Luft mit einer sehr geringen Partikeldichte verwendet wird. Bei empfindlicheren Bauteilen kann ein Schutzgas wie Argon oder Stickstoff verwendet werden. Ebenso kann die Klebefuge im Vakuum erzeugt werden.In embodiments in which relatively insensitive components are encapsulated, it may be sufficient to use air with a very low particle density as the protective atmosphere. For more sensitive components, a shielding gas such as argon or nitrogen can be used. Likewise, the glue joint can be generated in a vacuum.

Beispiele von Bauteilen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren verkapselt werden können sind Mikrosysteme, MEMS mit beliebiger Anschlusszahl sowie Mikrobatterien.Examples of components which can be encapsulated by the method according to the invention are microsystems, MEMSs of any number of terminals and microbatteries.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Erzeugen der zweiten Fügung ein Niedertemperaturverfahren, d. h. ein Verfahren, bei dem das Gehäuse als ganzes nur geringfügig, d. h. auf Temperaturen unterhalb von 80°C, erwärmt wird und wobei höchstens lokal am Ort der Fügung kurzzeitig höhere Temperaturen auftreten, verwendet wird.A development of the invention provides that for producing the second joining a low-temperature method, d. H. a method in which the housing as a whole only slightly, d. H. is heated to temperatures below 80 ° C, and at least locally higher temperatures are used locally at the location of the addition is used.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird sowohl zur Erzeugung der ersten als auch der zweiten Fügung ein Verbindungsmaterial verwendet. Die erste Fügung wird bevorzugt aus Klebstoff und die zweite Fügung aus Metallen, Loten oder Gläsern ausgebildet. Gegenüber den Klebestoffen können mit den genannten Materialien hermetisch dichte Verbindungen erzielt werden, sie haben sich als besonders geeignet zum Erzeugen der Fügungen erwiesen.In a preferred embodiment, a bonding material is used both to produce the first and second joints. The first joint is preferably made of adhesive and the second joint of metals, solders or glasses. Compared to the adhesives hermetically sealed compounds can be achieved with the materials mentioned, they have proven to be particularly suitable for producing the compounds.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Fügung durch Abscheiden von anorganischen Stoffen erzeugt. Besonders bevorzugt können zur Erzeugung der Verbindung Metalle galvanisch abgeschieden werden.In a particularly preferred embodiment, the second joining is produced by deposition of inorganic substances. Particularly preferably, metals can be electrodeposited to produce the compound.

Außerdem können anorganische Stoffe als Nanopartikel mit dem Aerosol-Jet-Verfahren aufgebracht werden und anschließend mit einem Laser bei niedrigen Temperaturen zu einer dichten Schicht versintert werden.In addition, inorganic substances can be applied as nanoparticles by the aerosol-jet process and then with a laser at low temperatures are sintered to a dense layer.

Ebenso ist es möglich, dass ein Deckel und/oder Substrat mit bereits aufgebrachtem Metall verwendet wird. Die zweite Fügung wird in diesen Ausführungsbeispielen aus dem bereits aufgebrachten Metall erzeugt.It is also possible that a lid and / or substrate is used with already applied metal. The second joining is produced in these embodiments from the already applied metal.

Besonders bevorzugt kann das bereits aufgebrachte Metall als ein Lotdepot ausgebildet sein, wobei die zweite Fügung durch Aufschmelzen des Lotdepots erzeugt wird. Eine besonders gute Verbindung lässt sich erzielen, wenn sowohl auf dem Substrat als auch am Deckel ein Lotdepot/Fügepartner angeordnet ist, wobei beide Lotdepots miteinander verschmolzen werden. Um ein Verschmelzen des Metalls, was als Diffusionsbarriere dient, zu erleichtern, kann bevorzugt eine Haftschicht unter dem Lotdepot vorgesehen sein. Das Verschmelzen kann vorzugsweise mittels eines Lasers durch Laserschweißen oder Laserlöten erfolgen. Selbstverständlich können auch andere Verfahren, bei denen durch örtlichen Energieeintrag eine Löt- oder Schweißverbindung erstellt wird, verwendet werden.Particularly preferably, the already applied metal may be formed as a solder deposit, wherein the second joint is produced by melting the solder deposit. A particularly good connection can be achieved if a solder deposit / joining partner is arranged both on the substrate and on the lid, wherein both solder deposits are fused together. In order to facilitate a fusion of the metal, which serves as a diffusion barrier, an adhesive layer may preferably be provided below the solder deposit. The fusion can preferably be carried out by means of a laser by laser welding or laser soldering. Of course, other methods in which a soldering or welding connection is created by local energy input, can be used.

Beim Laserlöten und Laserschweißen wird die Energie lokal direkt an der Fügestelle eingebracht und es kann eine Aufheizung des Gesamten Gehäuses Effektiv verhindert werden. Beim Verkapseln von größeren Batterien mit hohen Lebensdaueranforderungen werden deshalb bereits diese Prozesse verwendet um Metallgehäuse hermetisch zu verschließen. Beim Laserschweißen muss örtlich der Schmelzpunkt (z. B. 1084°C für Kupfer) erreicht werden. Beispielsweise werden dafür Laser mit einer Leistung zwischen 250 und 500 W eingesetzt sowie Vorschubgeschwindigkeiten von vorzugsweise mindestens 1 m/s, besonders vorzugsweise mindestens 5 m/s und insbesondere etwa 10 m/s. Die Bearbeitungszeit für ein Mikrogehäuse mit einer Fügenaht von 20 mm beträgt damit vorzugsweise weniger als 500 ms, besonders vorzugsweise weniger als 300 ms und insbesondere ca. 120 ms. Es wird eine Energiemenge von ca. 20 bis 40 Joule eingebracht.When laser soldering and laser welding, the energy is locally introduced directly at the joint and it can effectively prevent heating of the entire housing. Therefore, when encapsulating larger batteries with high lifetime requirements, these processes are already used to hermetically seal metal housings. For laser welding, the local melting point (eg 1084 ° C for copper) must be reached. For example, lasers with a power between 250 and 500 W are used for this, as well as feed speeds of preferably at least 1 m / s, particularly preferably at least 5 m / s and in particular about 10 m / s. The processing time for a micro housing with a joint seam of 20 mm is thus preferably less than 500 ms, particularly preferably less than 300 ms and in particular approximately 120 ms. It is introduced an amount of energy of about 20 to 40 joules.

Beim Laserlöten muss die Schmelztemperatur des Lotes, die vorzugsweise zwischen 150°C und 300°C und besonders vorzugsweise ca. 200°C beträgt, erreicht werden. Deshalb können hier kleinere Laser eingesetzt werden mit einer Leistung von weniger als 100 W, beispielsweise ca. 30 W. Bei der Fügenaht von 20 mm werden je nach Aufbau 2 bis 20 Joule eingebracht. Fügezeiten betragen zwischen ca. 0.1 und 1 Sekunde. Werden, wie hier vorgesehen keine vollständigen Metallgehäuse verwendet, sondern thermisch schlecht leitfähige Substrate (Glas) auf denen nur lokal Metallisierungen aufgebracht sind, so kann die zur Fügung notwendige Energie weiter reduziert werden auf ca. 0.1 bis 1 Joule.In laser soldering, the melting temperature of the solder, which is preferably between 150 ° C and 300 ° C and particularly preferably about 200 ° C, must be achieved. Therefore, smaller lasers can be used with a power of less than 100 W, for example, about 30 W. In the joint seam of 20 mm, depending on the structure, 2 to 20 joules are introduced. Joining times are between approx. 0.1 and 1 second. If, as provided here, no complete metal housing used, but thermally poorly conductive substrates (glass) on which only local metallizations are applied, the energy required for the addition can be further reduced to about 0.1 to 1 Joule.

Durch die relativ geringe, aber dafür in sehr kurzer Zeit eingebrachte Wärmemenge wird eine Aufheizung des Gesamtsystems und vor allem der zu verkapselnden Komponente effizient vermieden. Um ein Erhitzen weiter zu minimieren wird bevorzugt ein Substrat mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als 10 W/mK verwendet. Sollen Substrat und Deckel aus Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden (Metalle, Silizium), so kann im Fügebereich eine hermetisch dichte Barriere für den Wärmetransport z. B. durch Beschichtung mit einer Glasschicht aufgebracht werden. Die Glasschicht kann beispielsweise als photosensitives Glas (Foturan mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1.35 W/mK) oder durch reaktives Bedampfen glasartiger Schichten und Lift-Off-Strukturierung aufgebracht werden.Due to the relatively low, but introduced in a very short time amount of heat heating of the entire system and especially the component to be encapsulated is efficiently avoided. In order to further minimize heating, a substrate with a thermal conductivity of less than 10 W / mK is preferably used. If substrate and cover are to be used made of materials with higher thermal conductivity (metals, silicon), so in the joining area a hermetically sealed barrier for the heat transfer z. B. be applied by coating with a glass layer. The glass layer can be applied, for example, as a photosensitive glass (Foturan with a thermal conductivity of 1.35 W / mK) or by reactive vapor deposition of vitreous layers and lift-off structuring.

Besonders bevorzugt besteht der Deckel aus einem optisch transparenten Material. Hierdurch kann die zweite Fügung innerhalb des durch die erste Fügung eingegrenzten Bereichs angeordnet werden. Somit liegt die Klebefuge außerhalb des durch die zweite Fügung umgrenzten hermetisch verschlossenen Bereichs, wodurch ein Ausgasen von Bestandteilen des Klebstoffs in diesen Bereich zuverlässig vermieden wird. Selbstverständlich können erste Fügung und zweite Fügung auch umgekehrt, d. h. die zweite Fügung außen liegend, angeordnet werden. In derartigen Ausführungsformen ist es besonders wichtig, einen Klebstoff zu verwenden, der nicht nur eine geringe Permeationsrate von weniger als ca. 5·10–7 g/Tag (für eine Batterie von 3 mAh, entspricht 0.8 g/(m2·Tag) einer 1 mm dicken Klebstoffschicht, sondern auch einen geringen Gehalt an Wasser bzw. Lösungsmitteln von weniger als 5 gewichts-% aufweist. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, ein Gettermaterial zur Aufnahme der Feuchtigkeit bzw. des Lösungsmittels des Klebstoffs mit zu verkapseln.Particularly preferably, the lid consists of an optically transparent material. As a result, the second joint can be arranged within the area bounded by the first joint. Thus, the glue joint is outside the hermetically sealed area bounded by the second join, thereby reliably preventing outgassing of constituents of the adhesive into this area. Of course, the first joining and the second joining can also be arranged vice versa, that is, the second joint may be located on the outside. In such embodiments, it is particularly important to use an adhesive that not only has a low permeation rate of less than about 5 × 10 -7 g / day (for a 3 mAh battery, equivalent to 0.8 g / (m 2 × day)). In addition, it may be advantageous to encapsulate a getter material for receiving the moisture or the solvent of the adhesive, as well as a low content of water or solvents of less than 5% by weight.

Alternativ zum Laserschweißen können auch ein Deckel sowie ein Substrat mit jeweils einem angebrachten Metallrahmen verwendet werden, wobei beide Metallrahmen durch Ultraschallschweißen verbunden werden. Auch bei dieser Variante kann sichergestellt werden, dass eine zu verkapselnde Komponente nicht über 80°C erhitzt wird. Als Spezialvariante können im Fügebereich Metalle als nanoporöser Schwamm elektrochemisch abgeschieden werden oder durch Aerosol-Jet als nanoporöse Schicht hergestellt werden. Die Sinterenergie wird dabei erheblich herabgesetzt, so dass beim Fügen mit Thermokompression eine wesentlich niedrigere Temperatur eingesetzt werden kann.As an alternative to laser welding, it is also possible to use a cover and a substrate, each with an attached metal frame, wherein both metal frames are connected by ultrasonic welding. In this variant, too, it can be ensured that a component to be encapsulated is not heated above 80.degree. As a special variant, metals can be electrochemically deposited as a nanoporous sponge in the joining area or produced by aerosol jet as a nanoporous layer. The sintering energy is significantly reduced, so that when joining with thermocompression a much lower temperature can be used.

Unabhängig davon wie die zweite Fügung hergestellt wird, ist die Verwendung eines optisch transparenten Deckels vorteilhaft, denn hierdurch kann für die erste Fügung besonders einfach ein unter UV-Einstrahlung aushärtender Klebstoff, beispielsweise ein Acrylat, verwendet werden. Zwar ist prinzipiell auch die Verwendung eines unter UV-Einstrahlung aushärtenden Klebstoffs ohne einen optisch transparenten Deckel möglich, jedoch ist ein seitliches Belichten dann deutlich aufwendiger. Alternativ zu UV-aushärtenden Klebstoffen können beispielsweise auch Epoxidharze oder andere Zweikomponentensysteme verwendet werden, bei denen die Polymerisation durch Zugabe des Starters ausgelöst wird und auch bei niedrigen Temperaturen erfolgt. Allerdings ist hier die Verarbeitbarkeit schwieriger.Regardless of how the second joining is made, the use of an optically transparent cover is advantageous, because this can be used for the first joining particularly easy to cure under UV radiation adhesive, such as an acrylate. Although is In principle, the use of a curing under UV radiation adhesive without an optically transparent lid possible, but a lateral exposure is then significantly more expensive. As an alternative to UV-curable adhesives, it is also possible, for example, to use epoxy resins or other two-component systems in which the polymerization is initiated by the addition of the initiator and also takes place at low temperatures. However, here the workability is more difficult.

Die Breite der Klebefuge wird vorzugsweise so gewählt, dass eine Permetationsrate ausreichend klein ist. Bei MEMS-Anwendungen muss ein Vakuum in dem Gehäuse erhalten werden, also das Eindringen jeglicher Gase der Atmosphäre verhindert werden. Im Falle der Einkapselung von Lithiumbatterien ist insbesondere die Permeation von Wasserdampf zu verhindern, mit dem das Li sofort abreagieren würde. Aber auch Stickstoff und Sauerstoff schädigen die Batterie. Im Fall von wässrigen Batteriesystemen spielt vor allem die Permeation von Wasser oder von Elektrolyt (KOH) eine Rolle, die möglichst klein gehalten werden muss. Hier muss außerdem das Eindringen von CO2 aus der Atmosphäre verhindert werden.The width of the glue joint is preferably chosen so that a permeation rate is sufficiently small. In MEMS applications, a vacuum must be maintained in the housing, thus preventing the ingress of any gases in the atmosphere. In the case of the encapsulation of lithium batteries in particular to prevent the permeation of water vapor, with which the Li would react immediately. But also nitrogen and oxygen damage the battery. In the case of aqueous battery systems, especially the permeation of water or of the electrolyte (KOH) plays a role, which must be kept as small as possible. In addition, the ingress of CO 2 from the atmosphere must be prevented.

Bei einer Li-Ionenbatterien würde die Diffusion von 5·10–7 g/Tag einer irreversiblen Selbstentladung von 8% pro Jahr entsprechen. Auch bei anderen Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn die Breite der Klebefuge so gewählt wird, dass höchstens 100·10–7 g/Tag, vorzugsweise höchstens 20·10–7 g/Tag und besonders vorzugsweise 5·10–7 g/Tag Wasser, CO2, Stickstoff oder Sauerstoff durch die Klebefuge diffundieren können.For a Li-ion battery, the diffusion of 5 x 10 -7 g / day would correspond to an irreversible self-discharge of 8% per year. Also in other applications, it is advantageous if the width of the adhesive joint is chosen such that at most 100 × 10 -7 g / day, preferably at most 20 × 10 -7 g / day and particularly preferably 5 × 10 -7 g / day of water , CO 2 , nitrogen or oxygen can diffuse through the glue joint.

Zugleich sollte die Breite der Klebefuge nicht unnötig groß gewählt werden, damit ein möglichst großer Teil des Gehäuses für das zu verkapselnde Bauteil zur Verfügung steht. Bevorzugt ist eine Breite der Klebefuge daher kleiner als 500 μm und besonders bevorzugt kleiner als 200 μm oder etwa 100 μm.At the same time the width of the glue joint should not be unnecessarily large, so that the largest possible part of the housing for the component to be encapsulated is available. A width of the adhesive joint is therefore preferably less than 500 μm and particularly preferably less than 200 μm or approximately 100 μm.

Ein Aufbringen des Klebstoffs kann je nach Form des Substrats und des Deckels durch lithografisches Strukturieren oder durch Siebdruck, Schablonendruck, Tampondruck, Dispensieren oder auch Sprühverfahren wie Aerosol-Jet erfolgen.Depending on the shape of the substrate and the lid, application of the adhesive may take place by lithographic structuring or by screen printing, stencil printing, pad printing, dispensing or spraying methods such as aerosol jet.

Eine besonders effiziente Herstellung von verkapselten Gehäusen ist möglich, wenn eine Vielzahl von Deckeln, die auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet sind, verwendet wird. Die Deckel werden dann beim Erstellen der ersten Fügung auf ein Untersubstrat aufgesetzt, wobei Teilbereiche des Untersubstrats jeweils ein Substrat für eines der Gehäuse bilden.A particularly efficient production of encapsulated housings is possible when a plurality of lids, which are arranged on a common carrier substrate, is used. The covers are then placed on a sub-substrate when the first joint is formed, portions of the sub-substrate each forming a substrate for one of the packages.

Besonders bevorzugt wird das Trägersubstrat nach dem Erzeugen der ersten Fügung entfernt. Hierdurch wird verhindert, dass das Trägersubstrat beim Erzeugen der zweiten Fügung störend wirkt. Nach dem Erzeugen der zweiten Fügung werden dann bevorzugt die einzelnen Substrate aus dem Untersubstrat herausgetrennt.Particularly preferably, the carrier substrate is removed after the first joint has been produced. This prevents the carrier substrate from interfering with the generation of the second joining. After the second joint has been produced, the individual substrates are then preferably removed from the sub-substrate.

Weiterhin bevorzugt, werden zunächst die Deckel als ein Deckelsubstrat (beispielsweise ein Wafer) auf das Trägersubstrat aufgesetzt. Anschließend werden die einzelnen Deckel aus dem Deckelsubstrat, beispielsweise durch Ätzen oder Wafersägen, erzeugt. Die Einzelnen Deckel sind trotzdem noch fest zueinander Positioniert, da sie auf dem Trägersubstrat angeordnet sind, wobei dieses erst nach dem Erstellen der Klebefuge entfernt wird. Zu diesem Zeitpunkt besteht jedoch schon eine Verbindung der Deckel zu den Substraten, so dass ein Verrutschen der Deckel ausgeschlossen ist. Die Klebung mit UV-härtendem Klebstoff erfolgt hier, indem das Substrat transparent ist oder die Deckel und das Trägersubstrat müssen transparent sein. Werden nicht transparente Deckel und nicht transparente Substrate verwendet, so muss das Trägersubstrat transparent sein. Die seitliche Belichtung erfolgt dann über das Streulicht in ausreichendem Maße. Oder es wird ein Zweikomponenten-Klebstoff verwendet und keine Belichtung durchgeführt.Further preferably, the lids are first placed on the carrier substrate as a lid substrate (for example a wafer). Subsequently, the individual lids are produced from the lid substrate, for example by etching or wafer sawing. The individual covers are still firmly positioned relative to each other, since they are arranged on the carrier substrate, which is removed only after the creation of the glue joint. At this time, however, there is already a connection of the lid to the substrates, so that slipping of the lid is excluded. The bonding with UV-curing adhesive takes place here in that the substrate is transparent or the cover and the carrier substrate must be transparent. If non-transparent lids and non-transparent substrates are used, the carrier substrate must be transparent. The lateral exposure then takes place via the scattered light sufficiently. Or a two-component adhesive is used and no exposure is performed.

Alternativ können auch die Deckel als ganzer Wafer mit dem Substratwafer verbunden werden und die Gehäuse werden durch gleichzeitiges Zersägen beider Substrate erzielt. Das Handling so dünner und großer Wafer (ca. 20 bis 200 μm dick) ist aber schwierig. Außerdem wird beim Zersägen eine große Scherkraft auf die Klebefügung ausgeübt. Deshalb ist die Variante mit Trägersubstrat zu bevorzugen.Alternatively, the lids may be connected as a whole wafer to the substrate wafer, and the packages are obtained by simultaneous sawing of both substrates. The handling of such thin and large wafers (about 20 to 200 μm thick) is difficult. In addition, when sawing a large shear force is exerted on the adhesive attachment. Therefore, the variant with carrier substrate is to be preferred.

Besonders bevorzugt kann zwischen dem Substrat und dem Deckel eine Mikrobatterie verkapselt werden. Bei derartigen Ausführungsformen können das Substrat und der Deckel aus Metall bestehen und gleichzeitig Kontakte der Mikrobatterie bilden. Im Bereich der zweiten Fügung wird dann eine vorzugsweise anorganische Isolationsschicht aufgebracht, wodurch ein Kurzschluss der Kontakte vermieden wird.Particularly preferably, a microbattery can be encapsulated between the substrate and the lid. In such embodiments, the substrate and lid may be made of metal and at the same time form contacts of the microbattery. In the region of the second joining, a preferably inorganic insulating layer is then applied, whereby a short circuit of the contacts is avoided.

Alternativ kann als Substrat auch ein Leiterplattenmaterial mit einer vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Metallisierung verwendet werden. Die Metallisierung ist in derartigen Ausführungsformen im Bereich der zweiten Fügung ausgespart, wodurch ebenfalls ein Kurzschluss der Kontakte verhindert wird.Alternatively, a printed circuit board material with a preferably made of copper metallization can be used as a substrate. The metallization is recessed in such embodiments in the region of the second joint, which also prevents a short circuit of the contacts.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Mikrobatterie vor dem Erzeugen der ersten Fügung auf dem Substrat oder Deckel abgeschieden. Besonders bevorzugt kann eine Dünnfilm-Festkörper-Ionenbatterie abgeschieden werden.In an advantageous embodiment, the microbattery is deposited on the substrate or lid before the first joint is produced. Particularly preferably, a thin-film solid-state ion battery can be deposited.

Alternativ kann auch eine vorher hergestellte Mikrobatterie vor dem Erzeugen der ersten Fügung in das Gehäuse eingelegt werden. Diese wird dann beim Erzeugen der Fügung durch mechanischen Andruck elektrisch leitend kontaktiert, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und Anschlusskontakten des Gehäuses entsteht.Alternatively, a previously produced microbattery can be inserted into the housing before the first joint is produced. This is then electrically conductively contacted during generation of the join by mechanical pressure, so that an electrical connection between the battery and terminal contacts of the housing is formed.

Je nach Ausführungsform ist die Mikrobatterie als Primärzelle oder Sekundärzelle ausgebildet. Je nach Anwendung sollte die Selbstentladung kleiner 1 bis 10% pro Jahr betragen. Derart niedrige Selbstentladungen sind für viele mögliche Anwendungen, wie beispielsweise die Versorgung von schwer zugänglich angeordneten Funksensoren wichtig, die wartungsfrei 10 Jahre und länger betrieben werden.Depending on the embodiment, the microbattery is designed as a primary cell or secondary cell. Depending on the application, self-discharge should be less than 1 to 10% per year. Such low self-discharges are important for many possible applications, such as the provision of hard-to-reach radio sensors that are operated maintenance-free for 10 years or more.

Je nach Ausführungsform kann die Mikrobatterie über eine elektrische Durchführung durch das Substrat oder durch den Deckel hindurch angebunden werden. In derartigen Ausführungsformen sollte der Deckel bzw. das Substrat möglichst aus einem Isolator bestehen, so dass keine separate Isolierung der Durchführung nötig ist.Depending on the embodiment, the microbattery can be connected via an electrical feedthrough through the substrate or through the lid. In such embodiments, the lid or the substrate should consist of an insulator as far as possible, so that no separate insulation of the implementation is necessary.

Alternativ zur Durchführung durch das Substrat oder durch den Deckel ist es auch möglich, Anschlüsse über die Substratoberseite nach außen zu führen. Hierzu muss eine isolierende anorganische Schicht im Bereich der zweiten Fügung vorgesehen werden, um einen Kurzschluss beider Pole der Mikrobatterie zu vermeiden. Das Gehäuse mit der darin angeordneten Mikrobatterie kann bevorzugt durch Drahtbonden, Löten oder durch einen leitfähigen Klebstoff mit einem elektrischen Verbraucher verbunden werden. Diese Varianten sind einfach auszuführen und ermöglichen eine zuverlässige Anwendung.As an alternative to passage through the substrate or through the lid, it is also possible to guide connections over the substrate top to the outside. For this purpose, an insulating inorganic layer in the region of the second joint must be provided in order to avoid a short circuit of both poles of the microbattery. The housing with the microbattery arranged therein can preferably be connected to an electrical consumer by wire bonding, soldering or by a conductive adhesive. These variants are easy to execute and allow a reliable application.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Substrat und/oder als Deckel ein aktiver Halbleiterchip verwendet. Dieser wird dann beim Erzeugen der Fügungen mit einem in dem Gehäuse angeordneten MEMS, Sensor oder einer Mikrobatterie verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders platzsparend, da das Gehäuse somit selbst einen Teil eines elektronischen Systems bildet und somit keinen zusätzlichen Platz verbraucht.In a particularly preferred embodiment, an active semiconductor chip is used as the substrate and / or as a lid. This is then connected when creating the joints with a housing arranged in the MEMS, sensor or microbattery. This embodiment is particularly space-saving, since the housing itself thus forms part of an electronic system and thus consumes no additional space.

Besonders bevorzugt lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gehäusen mit einer Größe zwischen 1 × 1 mm und 10 × 10 mm in lateraler Richtung und mit einer Höhe zwischen 30 μm und 1 mm verwenden, denn in diesem Größenbereich sind aus dem Stand der Technik keine zufriedenstellenden Verkapselungsverfahren bekannt.The inventive method for producing housings with a size of between 1 × 1 mm and 10 × 10 mm in the lateral direction and with a height of between 30 μm and 1 mm can be used particularly preferably, since in this size range no prior art is available satisfactory encapsulation known.

Vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments will be explained in more detail with reference to FIGS. Show it:

1a Eine Schnittansicht eines gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellten Gehäuses, 1a A sectional view of a housing produced according to a first embodiment of the invention,

1b eine Detaildarstellung von Verfahrensschritten gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, 1b a detailed representation of method steps according to the first embodiment of the invention,

2a eine Schnittdarstellung eines gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellten Gehäuses, 2a a sectional view of a housing produced according to a second embodiment of the invention,

2b eine Detaildarstellung der Verfahrensschritte gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 B a detailed representation of the method steps according to the second embodiment of the invention,

2c eine Aufsicht auf Gehäuse bei einem Verfahrensschritt gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2c a plan view of housing in a method step according to the second embodiment of the invention,

3 eine Schnittdarstellung eines Gehäuses gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, 3 a sectional view of a housing according to a third embodiment of the invention,

4 eine Detailansicht von Verfahrensschritten gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, 4 a detailed view of method steps according to a fourth embodiment of the invention,

5 eine Detailansicht eines Gehäuses gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, 5 a detailed view of a housing according to a fifth embodiment of the invention,

6 eine Detailansicht von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Gehäuses mit einer Mikrobatterie gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, 6 a detailed view of process steps for producing a housing with a microbattery according to a sixth embodiment of the invention,

7 eine Detailansicht einer siebten Ausführungsform der Erfindung, 7 a detailed view of a seventh embodiment of the invention,

8 eine Detailansicht einer achten Ausführungsform der Erfindung, und 8th a detailed view of an eighth embodiment of the invention, and

9 eine Detailansicht von Verfahrensschritten gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung. 9 a detailed view of process steps according to a ninth embodiment of the invention.

In 1a ist ein Gehäuse 11, das gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde, in Schnittansicht dargestellt. Das Gehäuse 11 weist ein Substrat 12 sowie einen Deckel 13 auf. Das Substrat 12 ist mit einer Aussparung 14 versehen, die durch den Deckel 13 abgedeckt wird. In dem hierdurch gebildeten Hohlraum werden die nicht mit dargestellten zu verkapselnden Komponenten angeordnet. Substrat und Deckel sind miteinander durch eine, eine erste Verbindung bildende, Klebefuge 15 sowie eine, eine zweite Verbindung bildende, Metallisierung 19 verbunden.In 1a is a housing 11 , which was produced according to a first embodiment of the invention, shown in sectional view. The housing 11 has a substrate 12 as well as a lid 13 on. The substrate 12 is with a recess 14 provided by the lid 13 is covered. In the cavity formed thereby are not with arranged components to be encapsulated arranged. Substrate and lid are connected to each other by one, a first connection forming, adhesive joint 15 and a second compound forming metallization 19 connected.

Um eine elektrische und/oder optische Anbindung der in dem durch die Aussparung 14 gebildeten Hohlraum angeordneten Komponenten zu ermöglichen, sind Durchführungen 17 vorgesehen. Die Herstellung des in 1a dargestellten Gehäuses wird anhand von 1b beschrieben.To an electrical and / or optical connection in the through the recess 14 allow formed cavity components are passages 17 intended. The production of in 1a shown housing is based on 1b described.

1b zeigt einen Teil des Gehäuses 11 zu drei verschiedenen Zeitpunkten des Verfahrens. In der oberen Abbildung von 1b ist das Gehäuse 11 nach dem Erzeugen der Klebefuge 15 dargestellt, wobei zunächst Klebstoff auf das Substrat 12 und/oder den Deckel 13 aufgetragen wird. Das Auftragen des Klebstoffs kann je nach Form des Substrats und des Deckels durch lithografisches Strukturieren oder durch Siebdruck, Schablonendruck, Tampondruck, Dispensieren oder auch Sprühverfahren wie Aerosol-Jet erfolgen. 1b shows a part of the housing 11 at three different times of the procedure. In the upper picture of 1b is the case 11 after creating the glue joint 15 shown, with adhesive first on the substrate 12 and / or the lid 13 is applied. Depending on the shape of the substrate and the lid, the application of the adhesive can take place by lithographic structuring or by screen printing, stencil printing, pad printing, dispensing or spraying methods such as aerosol jet.

Anschließend werden Substrat 12 und Deckel 13 sowie eine zu verkapselnde Komponente in eine Schutzatmosphäre, beispielsweise eine Argon- oder Stickstoffatmosphäre oder ein Vakuum, eingebracht. Dort wird die nicht dargestellte zu verkapselnde Komponente in den durch die Aussparung 14 gebildeten Hohlraum eingelegt. Alternativ kann die zu verkapselnde Komponente auch in dem Hohlraum hergestellt worden sein.Subsequently, substrate 12 and lid 13 and a component to be encapsulated in a protective atmosphere, such as an argon or nitrogen atmosphere or a vacuum introduced. There is the component, not shown, to be encapsulated in the through the recess 14 formed cavity inserted. Alternatively, the component to be encapsulated may also have been produced in the cavity.

Nach dem Einbringen der Komponente wird gemäß 1bb) der Deckel 13 auf das Substrat 12 aufgesetzt, wobei die Klebefuge 15 gebildet wird. Diese schließt bündig mit dem Deckel 13 ab und besteht aus einem Klebstoff, der eine Haftkraft von mindestens 106 N/m2 bezüglich des Deckels und des Substrats aufweist. Bei der Ausbildung der Klebefuge 15 ist insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel darauf zu achten, dass keine Risse in der Klebefuge 15 entstehen. Die Klebefuge 15 wird nachfolgend ausgehärtet. Dies kann je nach verwendetem Klebstoff (beispielsweise können UV-aushärtende Acrylate, Epoxidharze oder Zweikomponentensysteme verwendet werden) durch Belichten mit UV-Strahlung, durch Warten oder durch leichtes Erwärmen geschehen.After the introduction of the component is in accordance with 1 bb) the lid 13 on the substrate 12 put on, with the glue joint 15 is formed. This closes flush with the lid 13 and consists of an adhesive having an adhesive force of at least 10 6 N / m 2 with respect to the lid and the substrate. In the formation of the glue joint 15 In particular, care should be taken in this embodiment that no cracks in the glue joint 15 arise. The glue joint 15 is subsequently cured. Depending on the adhesive used (for example UV-curing acrylates, epoxy resins or two-component systems can be used) this can be done by exposure to UV radiation, by waiting or by gentle heating.

Nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist, sind die in dem durch die Aussparung 14 gebildeten Hohlraum angeordneten Komponenten vorübergehend hinreichend geschützt. Für einen dauerhaften Schutz ist die Klebefuge 15 jedoch nicht geeignet, da sie bei einer Breite von etwa 100 μm eine Permeationsrate von etwa 1 bis 100·10–7 g/Tag H2O aufweist.After the glue has set, the holes in the hole are through 14 formed cavity temporarily arranged components sufficiently protected. For lasting protection is the glue joint 15 however, not suitable since it has a permeation rate of about 1 to 100 × 10 -7 g / day H 2 O at a width of about 100 μm.

Der durch die Klebefuge 15 erzeugte vorübergehende Schutz reicht jedoch aus, um den Rest des erfindungsgemäßen Verfahrens auch außerhalb einer partikelfreien Umgebung durchführen zu können. Das Substrat 12 mit dem darin befestigten Deckel 13 wird deshalb aus der Schutzatmosphäre entnommen. Nachfolgend wird eine Vorbereitungsschicht 18 aufgetragen (1bb)). Es kann eine chemisch hergestellte Bekeimung sein, die anschließend galvanisch beschichtet werden kann oder eine durch Sputtern hergestellte dünne Metallisierung. Diese weist eine Haftung von mindestens 106 N/m2, sowohl gegenüber dem Substrat 12 als auch gegenüber dem Deckel 13 und der Klebefuge 15 auf. Anschließend wird auf die Vorbereitungsschicht 18 eine Metallisierung 19, beispielsweise durch Galvanisieren, aufgetragen (1bc)). Diese verschließt das durch das Substrat 12 und den Deckel 13 gebildete Gehäuse 11 hermetisch. In diesem Ausführungsbeispiel sollte die Dicke der Metallisierung mindestens 4 μm betragen, da diese bereichsweise direkt mit der Klebefuge 15 verbunden ist und die Klebefuge 15 und die Metallisierung 19 einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wodurch bei Temperaturschwankungen Kräfte entstehen, die von der Metallisierung 19 aufgenommen werden müssen.The through the glue joint 15 generated temporary protection, however, sufficient to be able to perform the rest of the method according to the invention outside a particle-free environment. The substrate 12 with the lid attached 13 is therefore removed from the protective atmosphere. The following is a preparatory shift 18 applied ( 1 bb) ). It may be a chemically produced seed which can then be electroplated or a thin metallization made by sputtering. This has an adhesion of at least 10 6 N / m 2 , both with respect to the substrate 12 as well as towards the lid 13 and the glue line 15 on. Subsequently, on the preparatory shift 18 a metallization 19 , for example by electroplating, applied ( 1 bc) ). This seals this through the substrate 12 and the lid 13 formed housing 11 hermetically. In this embodiment, the thickness of the metallization should be at least 4 microns, as these partially directly with the adhesive joint 15 is connected and the glue joint 15 and the metallization 19 have a different coefficient of thermal expansion, whereby forces arise in temperature fluctuations, the metallization 19 must be included.

Alternativ könnte die Vorbereitungsschicht/Bekeimung so hergestellt werden, dass zunächst eine Paryleneschicht durch Vakuumpolymerisation abgeschieden wird. 1 bis 10 μm dicke Schichten haben eine sehr gute Festigkeit und Haftung. Außerdem erfolgt eine gute Kantenbedeckung bzw. das eindringen in einen möglichen Spalt zwischen Substrat und Deckel im Bereich der Klebefuge. Die Paryleneschicht wird anschließend wie oben beschrieben metallisiert.Alternatively, the preparation layer / seedling could be prepared by first depositing a parylene layer by vacuum polymerization. 1 to 10 μm thick layers have very good strength and adhesion. In addition, there is a good edge coverage or penetration into a possible gap between the substrate and the lid in the region of the glue joint. The parylene layer is then metallized as described above.

Bei sehr dünner Ausbildung der Klebefuge 15 kann das Verfahren auch dahingehend variiert werden, dass die Vorbereitungsschicht bereits vor dem Erzeugen der Klebefuge 15 auf das Substrat 12 sowie den Deckel 13 aufgebracht wird. Die Metallisierung wächst dann von dem Substrat 12 und dem Deckel 13 aus zusammen.With very thin formation of the glue joint 15 If necessary, the method can also be varied so that the preparatory layer already exists prior to the production of the adhesive joint 15 on the substrate 12 as well as the lid 13 is applied. The metallization then grows from the substrate 12 and the lid 13 out together.

In dieser Ausführungsform ist die Klebefuge 15 innerhalb des verkapselten Bereichs angeordnet, daher ist bei der Auswahl des Klebstoffs darauf zu achten, dass aus diesem keine Ausgasungen auftreten, die die zu verkapselnden Komponenten schädigen. Außerdem sollte ein Feuchtigkeitsgehalt des Klebstoffs möglichst gering sein. Um trotzdem ausgasende Feuchtigkeit oder Lösungsmittel aufzufangen, können bevorzugt Gettermaterialien mit verkapselt werden.In this embodiment, the glue joint is 15 Within the encapsulated area, care must be taken when selecting the adhesive to avoid outgassing that damages the components to be encapsulated. In addition, a moisture content of the adhesive should be as low as possible. In order nevertheless to catch outgassing moisture or solvents, getter materials can preferably be encapsulated with.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in den 2a bis 2c dargestellt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Klebefuge 25 außerhalb des hermetisch verkapselten Bereichs angeordnet. Ansonsten wird die Klebefuge 25 genauso wie im ersten Ausführungsbeispiel hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist jedoch der Deckel 23 eine nur geringfügig kleinere Breite als das Substrat 22 auf. Die Verfahrensschritte gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden näher anhand der 2b erläutert.An alternative embodiment of the invention is in the 2a to 2c shown. In contrast to the first embodiment, the bonded joint 25 arranged outside the hermetically encapsulated area. Otherwise, the glue joint will be 25 just as produced in the first embodiment. In this embodiment, however, the lid 23 a slightly smaller width than the substrate 22 on. The method steps according to the second embodiment of the invention will be described in more detail with reference to FIG 2 B explained.

2ba) zeigt ein Detail des Gehäuses 21 vor dem Verbinden des Deckels 23 mit dem Substrat 22 über die Klebefuge 25. Wie zu erkennen ist, ist am Deckel 23 ein Lotdepot 26 angeordnet. Dieses kann beispielsweise durch ein Galvanisches Verfahren oder einen Sieb- oder Schablonendruck aufgebracht werden. Es wäre ebenso möglich, das Lotdepot 26 auf dem Substrat 22 oder sowohl auf dem Substrat als auch auf dem Deckel anzuordnen. Das Aufbringen auf dem planar ausgebildeten Deckel ist jedoch mit verringertem Aufwand möglich. Die Klebefuge 21 ist geringfügig höher ausgebildet als das Lotdepot 26, da nur so sichergestellt werden kann, dass ein Verbinden von Deckel 23 und Substrat 22 durch die Klebefuge nicht durch einen durch das Lotdepot 26 vorgegebenen minimalen Abstand verhindert wird. 2ba) shows a detail of the housing 21 before connecting the lid 23 with the substrate 22 over the glue joint 25 , As can be seen, is on the lid 23 a solder depot 26 arranged. This can be applied, for example, by a galvanic process or screen or stencil printing. It would also be possible to get the solder deposit 26 on the substrate 22 or to be arranged both on the substrate and on the lid. However, the application to the planar design lid is possible with reduced effort. The glue joint 21 is slightly higher than the solder deposit 26 because only so can be ensured that connecting the lid 23 and substrate 22 through the glue line not through one through the solder deposit 26 predetermined minimum distance is prevented.

Des Weiteren weist sowohl der Deckel 23 als auch das Substrat 22 eine Haft- und Benetzungsschicht 28 auf, die zuvor beispielsweise durch Sputtern oder ein Galvanikverfahren aufgetragen wird.Furthermore, both the lid shows 23 as well as the substrate 22 an adhesive and wetting layer 28 previously applied, for example, by sputtering or electroplating.

In 2bb) ist das Gehäuse 21 nach dem Erzeugen der Klebefuge 25, jedoch vor dem Erzeugen der zweiten Fugen dargestellt. Das am Deckel 23 befestigte Lotdepot 26 liegt auf der auf dem Substrat 22 angeordneten Haft- und Benetzungsschicht auf. Nachfolgend wird, wie in der dritten Abbildung dargestellt, das Lotdepot 26 aus einer Einstrahlrichtung 211 mit einem Laserstrahl bestrahlt und dabei geschmolzen. Hierbei wird je nach Größe der Fügenaht eine Energiemenge von 2 bis 40 Joule innerhalb von ca. 300 ms eingestrahlt. Durch das Aufschmelzen und anschließende Abkühlen wird eine Lötverbindung 29 zwischen Deckel 23 und Substrat 22 gebildet (2bc). Um eine Lasereinstrahlung, wie dargestellt, zu ermöglichen, muss der Deckel 23 aus einem optisch transparenten Material bestehen. Bevorzugt sollte der Deckel 23 sowohl für das Laserlicht, als auch für UV-Licht zum Aushärten der Klebefuge 25 transparent sein. Besonders geeignet sind daher Deckel aus Quarzglas.In 2 bb) is the case 21 after creating the glue joint 25 but shown before creating the second joints. That on the lid 23 fortified solder depot 26 lies on the on the substrate 22 arranged adhesion and wetting layer. Subsequently, as shown in the third figure, the solder deposit 26 from a Einstrahlrichtung 211 irradiated with a laser beam and thereby melted. Depending on the size of the joint seam, an amount of energy of 2 to 40 joules is radiated within approx. 300 ms. By melting and subsequent cooling is a solder joint 29 between lids 23 and substrate 22 educated ( 2bc ). In order to allow laser irradiation as shown, the lid must 23 consist of an optically transparent material. The lid should be preferred 23 both for the laser light and for UV light for curing the glue joint 25 be transparent. Therefore, covers made of quartz glass are particularly suitable.

Da durch die Klebefuge 25 ein Kontakt des Lotdepots mit Sauerstoff verhindert wird, kann eine flussmittelfreie Lötung auch unter normalen Atmosphärenbedingungen erfolgen. Da der Abstand von Deckel 23 und Substrat aufgrund der Klebefuge 25 größer ist als die Höhe des Lotdepots 26 bildet sich eine Lötverbindung 29 mit konkavem Querschnitt aus.Because of the glue joint 25 A contact of the solder deposit is prevented with oxygen, a flux-free soldering can also be done under normal atmospheric conditions. Because the distance from lid 23 and substrate due to the glue line 25 is greater than the height of the Lotdepots 26 forms a solder joint 29 with concave cross section.

2c zeigt eine Aufsicht zu dem zu 2bc) korrespondierenden Zeitpunkt des Verfahrens. Wie zu erkennen ist, wird nicht nur ein Gehäuse, sondern eine Vielzahl von Gehäusen gleichzeitig ausgebildet. Das Substrat 22 bildet dabei lediglich einen Teil eines Untersubstrats. Auf diesem ist eine Vielzahl von Deckeln 23 angeordnet, die durch jeweils eine Klebefuge 25 und eine Lötverbindung 29 mit dem Substrat verbunden sind. 2c shows a view to the 2bc) corresponding time of the procedure. As can be seen, not only a housing, but a plurality of housings is formed simultaneously. The substrate 22 forms only a part of a sub-substrate. On this is a variety of lids 23 arranged, each by an adhesive joint 25 and a solder joint 29 connected to the substrate.

Dabei werden vor dem Aufbringen die Deckel 23 als ein zusammenhängendes Deckelsubstrat auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet. Anschließend werden die Deckel durch Ätzen oder Wafersägen voneinander separiert, wobei das Trägersubstrat die einzelnen durch Zerteilen des Deckelsubstrates gebildeten Deckel miteinander verbindet. Hierdurch können die Deckel 23 gleichzeitig zeiteffizient aufgesetzt werden. Das nicht dargestellte gemeinsame Trägersubstrat wurde nach dem Erzeugen der Klebefuge 25 entfernt. Nach dem Ausbilden der Lötverbindung 29 werden die Substrate 22 aus dem Untersubstrat durch Trennen entlang der Trennlinien 210 herausgetrennt.In this case, before the application, the lid 23 arranged as a continuous lid substrate on a common carrier substrate. Subsequently, the lids are separated from one another by etching or wafer sawing, wherein the carrier substrate connects the individual lids formed by dividing the lid substrate. This allows the lids 23 simultaneously time-efficient. The common carrier substrate, not shown, was after the production of the adhesive joint 25 away. After forming the solder joint 29 become the substrates 22 from the sub-substrate by separating along the parting lines 210 separated out.

Es sei darauf hingewiesen, dass 2c lediglich zur Verdeutlichung dient und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich mehr als, wie dargestellt, vier Gehäuse gleichzeitig erzeugt werden können. Besonders bevorzugt ist, wenn als Untersubstrat einen Wafer zu verwenden. Dieser kann beispielsweise eine Größe von 20 × 20 cm aufweisen. Hieraus können 1600 Gehäuse jeweils mit einer Abmessung von 5 × 5 mm hergestellt werden. In gleicher Weise wie anhand von 2c erläutert, ist ein gleichzeitiges Herstellen einer Vielzahl von Gehäusen auch in allen anderen Ausführungsformen der Erfindung möglich.It should be noted that 2c merely serves for clarification and with the inventive method significantly more than, as shown, four housings can be generated simultaneously. It is particularly preferable to use a wafer as the sub-substrate. This may for example have a size of 20 × 20 cm. From this, 1600 housings each with a dimension of 5 × 5 mm can be produced. In the same way as based on 2c explained, a simultaneous production of a plurality of housings in all other embodiments of the invention is possible.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass das Verfahren gemäß der Ausführungsformen, die ein Laserlöten oder Laserschweißen vorsehen, im Unterschied zu nach den Stand der Technik bekannten Beschichtungs- und Strukturierungsvorgängen, die im Mehrfachnutzen bzw. als Waferprozess durchgeführt werden, sequenziell durchzuführen ist. Die ist jedoch kein Nachteil, da die Laserbearbeitung sehr schnell erfolgen kann. Bevorzugt sind Laserbearbeitungsgeschwindigkeiten von über 50 mm pro Sekunde, zumeist sogar von etwa 160 mm pro Sekunde möglich, weshalb im vorangehend beschriebenen Beispiel die 1600 Gehäuse innerhalb von lediglich 200 Sekunden hergestellt werden können.It should be noted that the method according to the embodiments which provide laser soldering or laser welding, in contrast to coating and patterning processes known in the art, which are carried out in a multi-use or as a wafer process, is to be carried out sequentially. However, this is not a disadvantage, since the laser processing can be done very quickly. Preferably, laser processing speeds of over 50 mm per second, usually even about 160 mm per second are possible, which is why in the example described above, the 1600 housings can be produced within only 200 seconds.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in 3 im Schnitt dargestellt. Der Träger 32 mit der Aussparung 34, die Klebefuge 35, die Lötverbindung 39 sowie die Durchführungen 37 sind identisch zum zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Auch der Verfahrensablauf ist identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im dritten Ausführungsbeispiel auch der Deckel 33 des Gehäuses 31 eine Aussparung 312 aufweist.A third embodiment of the invention is in 3 shown in section. The carrier 32 with the recess 34 , the glue joint 35 , the solder joint 39 as well as the bushings 37 are identical to the second embodiment. The procedure is identical as well. One and only The difference is that in the third embodiment, the lid 33 of the housing 31 a recess 312 having.

Das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches ebenfalls stark dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnelt, wird anhand von 4 erläutert. Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel werden gemäß 4a) anstatt eines Lotdepots zwei Fügepartner 413 verwendet, die jeweils über eine Haft- und Benetzungsschicht 48 mit dem Deckel 43 bzw. dem Substrat 42 verbunden sind. Bevorzugt können die beiden Fügepartner 413 aus dem gleichen Metall hergestellt sein. Ebenso ist jedoch eine Verwendung von zwei unterschiedlichen miteinander verschweißbaren Metallen möglich. Als besonders geeignet haben sich Aluminium, Kupfer und Gold erwiesen.The fourth embodiment of the invention, which is also strongly similar to the second embodiment, will be described with reference to FIG 4 explained. In contrast to the second embodiment, according to 4a) instead of a lot depot two joining partners 413 used, each with an adhesive and wetting layer 48 with the lid 43 or the substrate 42 are connected. Preferably, the two joining partners 413 be made of the same metal. However, it is also possible to use two different metals that can be welded together. Particularly suitable aluminum, copper and gold have proven.

Zum Herstellen der Schweißverbindung 49 werden die Fügepartner durch den Deckel 43 hindurch mit einer Ultraschallsonotrode angeregt, wie durch den Pfeil 411 nach 4b) verdeutlicht. Ein Schweißen durch Ultraschall ist vorteilhaft, da hierfür keine Temperaturerhöhung notwendig ist. Bei der Bemessung der einzustrahlenden Energie ist jedoch zu berücksichtigen, dass ein Teil der Energie durch die Klebefuge 45 absorbiert wird.For making the welded joint 49 The joining partners are through the lid 43 through excited with an ultrasonic sonotrode, as indicated by the arrow 411 to 4b) clarified. Ultrasonic welding is advantageous because no temperature increase is necessary for this. When dimensioning the energy to be radiated, however, it must be taken into account that part of the energy passes through the glue joint 45 is absorbed.

Alternativ zur Verwendung von Ultraschall könnten die Fügepartner auch durch Thermokompressionsbonden, Ultraschallbonden oder Laserschweißen verbunden werden, wobei die Temperatur bei Thermokompressionsbonden begrenzt ist. Ebenso ist eine Kombination aus mechanischem Druck zum Zusammendrücken von Substrat 42 und Deckel 43 und einer durch einen Laser lokal durchgeführten Erwärmung möglich.As an alternative to the use of ultrasound, the joining partners could also be connected by thermocompression bonding, ultrasonic bonding or laser welding, wherein the temperature is limited in thermocompression bonding. Likewise, a combination of mechanical pressure to compress substrate 42 and lid 43 and a local heating by a laser possible.

Während beim Ultraschallschweißen der Energieeintrag und der mechanische Andruck der Fügepartner gleichzeitig realisiert werden, muss beim Laserlöten oder Laserschweißen das Andrücken der Fügepartnern zusätzlich gewährleistet werden um eine definierte Fügespaltdicke zu erzielen. Ein Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass durch die erste Klebung bereits eine Fixierung bzw. ein Zusammenpressen der Fügepartner erfolgt ist. Der Laser kann dann berührungslos alle Fügestellen abscannen.While the energy input and the mechanical pressure of the joining partners are realized simultaneously during ultrasonic welding, the pressing of the joining partners must additionally be ensured during laser soldering or laser welding in order to achieve a defined joint gap thickness. An advantage of the method described here is that the first bond has already been used for fixing or compressing the joining partners. The laser can then scan all joints without contact.

Unabhängig von der Wahl der Verbindungsmethode wird die Qualität der erzeugten Verbindung verbessert, wenn die Oberflächen der Fügepartner vor der Erzeugung der Klebefuge 45 in der Schutzatmosphäre gereinigt werden.Regardless of the choice of connection method, the quality of the joint produced will be improved if the surfaces of the joint partners are prior to the generation of the bondline 45 be cleaned in the protective atmosphere.

Wie im zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Aussparung 44 lediglich im Träger vorgesehen. Ebenso ist die Klebefuge 45 außerhalb des hermetisch verkapselten Bereichs angeordnet. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist es in dieser Ausführungsform vorteilhaft, die Klebefuge so auszubilden, dass sie nach dem Aushärten eine Zugspannung auf die Fügepartner ausübt, sodass ein Verbinden leichter möglich ist.As in the second embodiment, a recess 44 only provided in the carrier. Likewise, the glue joint 45 arranged outside the hermetically encapsulated area. In contrast to the second embodiment, it is advantageous in this embodiment, the adhesive joint form so that it exerts a tensile stress on the joining partners after curing, so that a connection is easily possible.

Eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind keine elektrischen oder optischen Durchführungen durch das Substrat 52 oder durch den Deckel 53 vorgesehen. Zwar lassen sich solche beispielsweise in Silizium-, Glas- oder Keramiksubstraten zuverlässig herstellen, jedoch ist hiermit zumeist ein hoher Prozessaufwand verbunden.A detailed view of a further embodiment of the invention is shown in FIG 5 shown. In this embodiment, there are no electrical or optical feedthroughs through the substrate 52 or through the lid 53 intended. Although such can be reliably produced for example in silicon, glass or ceramic substrates, but this usually involves a high processing costs.

Anstelle von Durchführungen durch das Substrat 52 oder durch den Deckel 53 werden elektrische Anschlüsse 515 auf der Substratoberseite aus dem Gehäuse 51 herausgeführt. Um einen Kurzschluss zwischen mehreren so herausgeführten Anschlüssen 515 durch die Lötverbindung 59 zu vermeiden, ist im Bereich der Lötverbindung 59 eine Isolierung 514 vorgesehen. Die Isolierung 514 muss inpermeabel sein, damit trotz der Isolierung 514 eine hermetische Verkapselung gewährleistet wird. Außerdem darf die Isolierung 514 nicht ausgasen. Daher wird bevorzugt ein anorganisches Material verwendet.Instead of feedthroughs through the substrate 52 or through the lid 53 become electrical connections 515 on the substrate top side out of the housing 51 led out. To make a short circuit between multiple outlets 515 through the solder joint 59 To avoid is in the area of the solder joint 59 an insulation 514 intended. The insulation 514 must be inpermeable, so that despite the insulation 514 a hermetic encapsulation is ensured. In addition, the insulation allowed 514 do not outgas. Therefore, an inorganic material is preferably used.

Die Isolierung 514 kann auf die elektrischen Anschlüsse aufgebracht werden, bevor empfindliche zu verkapselnde Komponenten auf dem Substrat 52 angeordnet werden. Deswegen können zum Erzeugen der Isolierung 514 auch Prozesse wie Aufschmelzen einer Glasfritte, reaktives Sputtern oder Bedampfen von Oxid- oder Nitritschichten sowie von Glasschichten und CVD verwendet werden. Unter der Klebefuge 55 ist keine Isolierung 514 notwendig, da der Klebstoff selbst isolierend gewählt wird. Eine Isolierschicht 514 kann jedoch trotzdem breiter ausgebildet werden, sodass die Klebefuge auf der Isolierschicht aufsetzt.The insulation 514 Can be applied to the electrical connections before sensitive components to be encapsulated on the substrate 52 to be ordered. Therefore, to generate the insulation 514 Also processes such as melting a glass frit, reactive sputtering or vapor deposition of oxide or nitrite layers and glass layers and CVD can be used. Under the glue joint 55 is not insulation 514 necessary, because the adhesive itself is chosen to be insulating. An insulating layer 514 However, it can still be made wider, so that the glue joint touches down on the insulating layer.

Um ein Anschließen von zu verkapselnden Komponenten zu erleichtern, wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Substrat ohne eine Aussparung verwendet. Somit ist ein Herumführen von elektrischen Anschlüssen 515 in eine Vertiefung hinein nicht notwendig. Um trotzdem hinreichend Bauraum für zu verkapselnde Komponenten zur Verfügung zu stellen wird ein Deckel 53 mit einer Aussparung 512 verwendet.In order to facilitate connection of components to be encapsulated, a substrate without a recess is used in this embodiment. Thus, there is a passing around of electrical connections 515 not necessary in a depression. In order nevertheless to provide sufficient space for components to be encapsulated to provide a lid 53 with a recess 512 used.

In 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses 61 dargestellt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine Mikrobatterie verkapselt wird. In dieser Ausführungsform sind das Substrat 62 und der Deckel 63 als Metallsubstrate ausgebildet, wobei das Substrat sowie der Deckel jeweils einen Pol der Batterie bilden. Dabei ist der Deckel mit einer geringen Dicke von 10 bis 100 μm ausgebildet, während das Substrat deutlich dicker ausgebildet ist. In dem Substrat 62 wird eine Vertiefung 64 durch Ätzen oder Prägen eingearbeitet.In 6 is another embodiment of a housing 61 shown, in this embodiment, a microbattery is encapsulated. In this embodiment, the substrate 62 and the lid 63 formed as metal substrates, wherein the substrate and the lid each have a pole of the Form battery. In this case, the lid is formed with a small thickness of 10 to 100 microns, while the substrate is formed significantly thicker. In the substrate 62 becomes a depression 64 incorporated by etching or embossing.

Um einen Kurzschluss zwischen beiden Polen zu vermeiden, wird eine Isolationsschicht 614 im Bereich der Schweißverbindung 69 und optional im Bereich der Klebefuge 65 auf das Substrat 62 aufgebracht. Alternativ zu einem Aufbringen der Isolationsschicht 614 auf das fertige Substrat 62 mit der bereits eingearbeiteten Aussparung 64 kann die Isolationsschicht auch auf ein noch unfertiges Substrat, welches noch keine Vertiefung aufweist, aufgebracht werden, wobei die Isolationsschicht als Ätzmaske für das Herstellen der Vertiefung verwendet wird.To avoid a short circuit between the two poles, an insulating layer is formed 614 in the area of the welded joint 69 and optionally in the area of the glue joint 65 on the substrate 62 applied. Alternatively to applying the insulation layer 614 on the finished substrate 62 with the already incorporated recess 64 For example, the insulating layer can also be applied to an unfinished substrate, which does not yet have a depression, the insulation layer being used as an etching mask for producing the depression.

Alternativ zur Verwendung eines Metallsubstrats 62 kann auch ein metallkaschiertes Laminat, wie beispielsweise FR4 Leiterplattenmaterial, verwendet werden, wobei in eine ausreichend dicke Metallschicht, vorteilhaft Kupferschicht, des Laminats eine Vertiefung 64 eingebracht wird.Alternatively to the use of a metal substrate 62 It is also possible to use a metal-laminated laminate, such as, for example, FR4 printed circuit board material, wherein a depression is formed in a sufficiently thick metal layer, advantageously copper layer, of the laminate 64 is introduced.

In 6b) ist das Gehäuse 61 nach dem Einbringen einer Batterie 617 sowie nach dem Fügen, d. h. hermetischem Verbinden von dem Substrat 62 mit dem Deckel 63, gezeigt. Dazu wird in die Vertiefung 64 eine Batterie 617, bestehend aus einer Anode 618, einem Separator 619 sowie einer Kathode 620, eingelegt. Eine Verbindung zwischen der Anode 618 und dem Deckel 63 bzw. zwischen der Kathode 620 und dem Substrat 62 wird durch einen mechanischen Andruck beim Erstellen der Schweißverbindung 69 erzeugt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird die Schweißverbindung 69 durch Einstrahlen von Energie aus einer Einstrahlrichtung 611 erzeugt. Bei der Wahl des Metalls zur Erzeugung der Lötverbindung, was in Form eines Metallrahmens 66 vorgesehen wird, ist darauf zu achten, dass dieses mit dem Deckel verlötbar oder verschweißbar ist. Ebenfalls in 6b) dargestellt ist eine Verbindung 616, die beim Verschweißen des Metallstegs 66 mit dem Deckel 63 entstanden ist.In 6b) is the case 61 after inserting a battery 617 and after joining, ie, hermetically bonding from the substrate 62 with the lid 63 , shown. This is done in the recess 64 a battery 617 consisting of an anode 618 a separator 619 and a cathode 620 , inserted. A connection between the anode 618 and the lid 63 or between the cathode 620 and the substrate 62 is due to a mechanical pressure when creating the welded joint 69 generated. Also in this embodiment, the welded joint 69 by radiating energy from an irradiation direction 611 generated. In the choice of metal to produce the solder joint, which takes the form of a metal frame 66 is provided, it must be ensured that this can be soldered or welded to the lid. Also in 6b) shown is a connection 616 when welding the metal bar 66 with the lid 63 originated.

Alternativ zum Einlegen einer Batterie 617 vor dem Verbinden vom Substrat 62 mit dem Deckel 63 können die Kathode und die Anode auch direkt auf dem Substrat 62 bzw. dem Deckel 63 abgeschieden werden, wobei nachfolgend der Separator eingelegt wird. Ebenso ist ein sequentieller Aufbau möglich, bei dem zunächst das Substrat 62 oder der Deckel 63 mit einem der Pole beschichtet wird und nachfolgend der Separator eingelegt und anschließend der andere Pol auf den Separator aufgetragen wird. Vor dem Verschließen erfolgt ein Befüllen mit Elektrolyt.Alternatively to inserting a battery 617 before joining from the substrate 62 with the lid 63 The cathode and the anode can also be directly on the substrate 62 or the lid 63 are deposited, wherein subsequently the separator is inserted. Likewise, a sequential structure is possible, in which initially the substrate 62 or the lid 63 is coated with one of the poles and then inserted the separator and then the other pole is applied to the separator. Before closing, it is filled with electrolyte.

Des Weiteren sei erwähnt, dass die Anordnung der Batterie in 6 rein beispielhaft ist. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen, beispielsweise mit nebeneinanderliegenden Anoden und Kathoden oder mit einer 3D-Batterie (Interdigitalstruktur) bildenden schachbrettartig angeordneten Elektroden möglich. Ebenso ist eine Kontaktierung nicht nur so, wie in 6 gezeigt, über ein leitfähiges Substrat sowie einen leitfähigen Deckel möglich, sondern es ist auch eine Ankontaktierung durch auf dem Substrat 72 angeordnete elektrische Anschlüsse, wie in 5 dargestellt, oder durch Durchführung, wie beispielsweise in 1a dargestellt, möglich.It should also be mentioned that the arrangement of the battery in 6 is purely exemplary. Of course, other arrangements, for example, with adjacent anodes and cathodes or with a 3D battery (interdigital structure) forming a checkerboard-like electrodes are possible. Similarly, a contact is not just as in 6 shown, via a conductive substrate as well as a conductive cover possible, but it is also a Ankontaktierung by on the substrate 72 arranged electrical connections, as in 5 represented, or by implementation, such as in 1a shown, possible.

Zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den 7 und 8 dargestellt. In beiden Ausführungsformen besteht das Gehäuse 71, 81 aus einem Substrat 72, 82 und einem optisch nicht transparenten Deckel 73, 83, wobei weder das Substrat 72, 82 noch der Deckel 73, 83 eine Aussparung aufweisen. Auf dem Substrat 72, 82 ist ein Glasrahmen 721, 821 angeordnet, wobei dieser in beiden Ausführungsformen verschieden ausgebildet ist. In 7 ist der Glasrahmen 721 unterhalb der Klebefuge 75 angeordnet, um ein Aushärten des Klebstoffs durch UV-Einstrahlung auch bei Verwendung eines nicht transparenten Deckels 73 und Ausbilden einer dünnen Klebefuge 75 zu ermöglichen. Die metallische Verbindung 79 besteht direkt zwischen dem Substrat 72 und dem Deckel 73, wobei lediglich eine Haft- und Benetzungsschicht 78 zwischen Substrat 72 bzw. Deckel 73 und der Verbindung 79 vorgesehen ist. In 8 hingegen ist der Glasrahmen 821 breiter ausgebildet, so dass die metallische Verbindung 89 zwischen dem Deckel 83 und dem Glasrahmen 821 hergestellt wird. Auch an diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Haft- und Benetzungsschichten, nämlich auf dem Glasrahmen 821 und dem Deckel 83, vorgesehen.Two further embodiments of the invention are in the 7 and 8th shown. In both embodiments, the housing 71 . 81 from a substrate 72 . 82 and a non-transparent lid 73 . 83 where neither the substrate 72 . 82 still the lid 73 . 83 have a recess. On the substrate 72 . 82 is a glass frame 721 . 821 arranged, wherein this is formed differently in both embodiments. In 7 is the glass frame 721 below the glue joint 75 arranged to cure the adhesive by UV irradiation even when using a non-transparent lid 73 and forming a thin adhesive joint 75 to enable. The metallic connection 79 exists directly between the substrate 72 and the lid 73 , wherein only one adhesion and wetting layer 78 between substrate 72 or lid 73 and the connection 79 is provided. In 8th however, the glass frame is 821 wider, so that the metallic connection 89 between the lid 83 and the glass frame 821 will be produced. Also in this embodiment are two adhesive and wetting layers, namely on the glass frame 821 and the lid 83 , intended.

Die Ausführungsform mit einem breiten Glasrahmen 821 bietet sich insbesondere bei Verwendung eines leitenden Deckels 83 und Substrats 82 an, da so durch den Glasrahmen 821 gleichzeitig eine Isolierung von Deckel und Substrat gebildet wird. Die Verwendung von leitenden Deckeln 83 und Substraten 82 ist wiederum beim Verkapseln von Batterien besonders vorteilhaft, da es so vermieden werden kann, dass die Batterie mit dem Verbindungsmaterial (Lot) in Berührung kommt.The embodiment with a wide glass frame 821 is particularly suitable when using a conductive cover 83 and substrate 82 because, so through the glass frame 821 at the same time an insulation of the lid and substrate is formed. The use of conductive lids 83 and substrates 82 In turn, it is particularly advantageous in encapsulating batteries, since it can be avoided so that the battery with the connecting material (solder) comes into contact.

In den 7 und 8 wird eine Kavität 722, 822 zum Anordnen von zu verkapselnden Komponenten dadurch erzeugt, dass Substrat 72, 82 und Deckel 73, 83 durch den Glasrahmen 721, 821 zueinander beabstandet angeordnet werden. In beiden Ausführungsformen kann der Glasrahmen durch Siebdruck einer Glaspaste und nachfolgendes Aufschmelzen, durch Bonden eines Glasrahmens, der vorher aus dünnem Glas durch Sandstrahlen strukturiert wurde oder durch Verwendung von fotostrukturierbarem Glas erzeugt werden.In the 7 and 8th becomes a cavity 722 . 822 for arranging components to be encapsulated produced by that substrate 72 . 82 and lid 73 . 83 through the glass frame 721 . 821 spaced from each other. In both embodiments, the glass frame may be formed by screen-printing a glass paste and then reflowing, by bonding a glass frame previously patterned from thin glass by sandblasting, or by using photoimageable glass.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 9 dargestellt. Dabei wird die Klebefuge 95 innerhalb des hermetisch abgeschlossenen Bereichs angeordnet, wobei die hermetische Verbindung zwischen dem Substrat 92 und dem Deckel 93 durch eine Lötschicht erzeugt wird. Hierzu wird sowohl auf dem Substrat 92 als auch auf dem Deckel 93 jeweils ein Lotdepot 96 angeordnet. Das Anordnen der Lotdepots kann vor dem Einbringen von zu verkapselnden Komponenten geschehen, sodass diese nicht durch die hierbei auftretenden erhöhten Temperaturen geschädigt werden. Diese Lotdepots werden nach dem Anordnen von zu verkapselnden Komponenten in der Aussparung 94 sowie dem Erzeugen der Klebefuge 95 mittels eines Lasers aufgeschmolzen, so dass eine Lötverbindung 99 entsteht. Um eine Haftung der Lötverbindung am Deckel bzw. am Substrat zu verbessern, sind auch in dieser Ausführungsform des Gehäuses 91 Haft- und Benetzungsschichten am Substrat 92 und am Deckel 93 vorgesehen.Another embodiment of the invention is in 9 shown. This is the glue joint 95 arranged within the hermetically sealed area, with the hermetic connection between the substrate 92 and the lid 93 is generated by a solder layer. This is done both on the substrate 92 as well as on the lid 93 one lot depot each 96 arranged. The placement of the solder deposits can be done before the introduction of components to be encapsulated, so that they are not damaged by the resulting elevated temperatures. These solder deposits become after placing components to be encapsulated in the recess 94 as well as generating the glue joint 95 melted by means of a laser, so that a solder joint 99 arises. To improve adhesion of the solder joint on the lid or on the substrate, are also in this embodiment of the housing 91 Adhesion and wetting layers on the substrate 92 and on the lid 93 intended.

Mit den in den vorangehend erläuterten Figuren dargestellten Gehäusen lassen sich verschiedenste elektrische oder elektromechanische Komponenten verkapseln. Rein beispielhaft seien Batterien, MEMS oder Mikrosysteme genannt. Ebenso ist es möglich, als Substrat oder Deckel Chips zu verwenden, die selbst einen aktiven Teil an der Schaltung bilden.With the casings shown in the figures explained above, a wide variety of electrical or electromechanical components can be encapsulated. By way of example, batteries, MEMS or microsystems may be mentioned. It is also possible to use as the substrate or cover chips, which themselves form an active part of the circuit.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Gehäusecasing
1212
Substratsubstratum
1313
Deckelcover
1414
Aussparungrecess
1515
Klebefugebonded joint
1717
Durchführungenbushings
1818
Vorbereitungsschichtpreparation layer
1919
Metallisierungmetallization
2121
Gehäusecasing
2222
Substratsubstratum
2323
Deckelcover
2525
Klebefugebonded joint
2626
Lotsolder
2828
Haft und BenetzungsschichtAdhesion and wetting layer
2929
Lötverbindungsolder
210210
Trennfugenjoints
211211
Einstrahlrichtungof irradiation
3131
Gehäusecasing
3232
Substratsubstratum
3333
Deckelcover
3434
Aussparungrecess
3535
Klebefugebonded joint
3737
Durchführungenbushings
3939
Lötverbindungsolder
312312
Aussparungrecess
4242
Substratsubstratum
4343
Deckelcover
4444
Aussparungrecess
4545
Klebefugebonded joint
4848
Haft und BenetzungsschichtAdhesion and wetting layer
4949
Schweißverbindungwelded joint
411411
Einstrahlrichtungof irradiation
413413
Fügepartnerjoining partner
5151
Gehäusecasing
5252
Substratsubstratum
5353
Deckelcover
5555
Klebefugebonded joint
5959
Lötverbindungsolder
512512
Aussparungrecess
514514
Isolationsrahmeninsulating frame
515515
elektrische Anschlüsseelectrical connections
6161
Gehäusecasing
6262
Substratsubstratum
6363
Deckelcover
6464
Aussparungrecess
6565
Klebefugebonded joint
6666
Lotsolder
6969
Lötverbindungsolder
611611
Einstrahlrichtungof irradiation
614614
Isolationsrahmeninsulating frame
616616
Verbindungsflücheconnection curses
617617
Batteriebattery
618618
Anodeanode
619619
Separatorseparator
620620
Kathodecathode
7171
Gehäusecasing
7272
Substratsubstratum
7373
Deckelcover
7575
Klebefugebonded joint
7878
Haft und BenetzungsschichtAdhesion and wetting layer
7979
Lötverbindungsolder
721721
Glasrahmenglass frame
722722
Hohlraumcavity
8181
Gehäusecasing
8282
Substratsubstratum
8383
Deckelcover
8989
Lötverbindungsolder
821821
Glasrahmenglass frame
822822
Hohlraumcavity
9191
Gehäusecasing
9292
Substratsubstratum
9393
Deckelcover
9494
Aussparungrecess
9595
Klebefugebonded joint
9696
Lotsolder
9999
Lötverbindungsolder

Claims (21)

Verfahren zur Herstellung eines hermetisch Gehäuses (11; 21; 31; 51; 61; 71; 81; 91) für Mikrosysteme, MEMS und/oder Mikrobatterien aus einem Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) und einem Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) mit den Schritten in der angegebenen Reihenfolge: – Einbringen von Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) in eine Schutzatmosphäre, – Erzeugen einer Klebefuge als erste Fügung (15; 25; 35; 45; 55; 65; 75; 95) zwischen Substrat und Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93), – Entfernen des durch die Klebefuge verschlossenen Gehäuses aus der Schutzatmosphäre und – Erzeugen einer zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) zwischen Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) als hermetische Verkapselung.Method for producing a hermetic housing ( 11 ; 21 ; 31 ; 51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ) for microsystems, MEMS and / or microbatteries from a lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) and a substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) with the steps in the order given: - introduction of substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) in a protective atmosphere, - Creation of a glue joint as first addition ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65 ; 75 ; 95 ) between substrate and lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ), - removal of the sealed by the adhesive joint housing from the protective atmosphere and - generating a second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) between substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) as a hermetic encapsulation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) jeweils aus einem Verbindungsmaterial, vorzugsweise Klebstoff bei der ersten Fügung (15; 25; 35; 45; 55; 65; 75; 95) und/oder einem anorganisches Material, vorzugsweise ein Metall, Lot oder Glas bei der zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) erzeugt wird.Method according to claim 1, characterized in that the first and second joints ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) each of a connecting material, preferably adhesive in the first joining ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65 ; 75 ; 95 ) and / or an inorganic material, preferably a metal, solder or glass in the second joining ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindung durch Abscheidung, vorzugsweise galvanisches Abscheiden, des Verbindungsmaterials erfolgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the second connection takes place by deposition, preferably electrodeposition, of the connecting material. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das ein Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) und/oder Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) mit aufgebrachtem Metall als Verbindungsmaterial verwendet wird.Method according to claim 2, characterized in that a lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) and / or substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) is used with deposited metal as a bonding material. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Metall ein Lotdepot bildet (26; 66; 96), wobei die zweite Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) durch Aufschmelzen des Lotdepots (26; 66; 96) erzeugt wird und wobei das Aufschmelzen vorzugsweise mittels eines Lasers und besonders vorzugsweise bei Einbringung einer Wärmemenge von 20 J innerhalb von höchstens einer Sekund, vorzugsweise höchstens 0,5 Sekunden und besonders vorzugsweise 0,2 Sekunden erfolgt.A method according to claim 4, characterized in that the applied metal forms a solder deposit ( 26 ; 66 ; 96 ), the second addition ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) by melting the solder deposit ( 26 ; 66 ; 96 ) and wherein the melting preferably takes place by means of a laser and particularly preferably with the introduction of an amount of heat of 20 J within at most one second, preferably at most 0.5 seconds and particularly preferably 0.2 seconds. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Metall als jeweils ein Metallrahmen (413) am Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) und am Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) ausgebildet ist, wobei die zweite Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) durch Ultraschallschweißen der beiden Metallrahmen (413) erzeugt wird.A method according to claim 4, characterized in that the metal applied as a respective metal frame ( 413 ) on the lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) and on the substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ), wherein the second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) by ultrasonic welding of the two metal frames ( 413 ) is produced. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fügung (15; 25; 35; 45; 55; 65; 75; 95) bei einer Temperatur von weniger als 80°C und vorzugsweise durch UV-Belichtung ausgehärtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first joint ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65 ; 75 ; 95 ) is cured at a temperature of less than 80 ° C and preferably by UV exposure. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und/oder Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) mit mindestens einer optischen und/oder elektrischen Durchführung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and / or lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) is used with at least one optical and / or electrical feedthrough. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Deckeln (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93), die auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) angeordnet sind und eine Vielzahl von Substraten (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92), die durch jeweils einen Teilbereich eines Untersubstrats gebildet werden, verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of lids ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) mounted on a common carrier substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and a plurality of substrates ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ), which are each formed by a subregion of a sub-substrate, may be used. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat nach dem Erzeugen der ersten Fügung (15; 25; 35; 45; 55; 65; 75; 95) entfernt wird.A method according to claim 9, characterized in that the carrier substrate after the generation of the first joint ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65 ; 75 ; 95 ) Will get removed. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) nach dem Erzeugen der zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) durch Trennen der Teilbereiche des Untersubstrats vereinzelt werden.Method according to claim 9 or 10, characterized in that the substrates ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) after generating the second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) are separated by separating the subregions of the sub-substrate. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) eine Mikrobatterie (617) verkapselt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) a microbattery ( 617 ) is encapsulated. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und der Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) aus Metall bestehen und gleichzeitig Kontakte der Mikrobatterie (617) bilden, wobei im Bereich der zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) eine vorzugsweise anorganische Isolationsschicht (614) aufgebracht ist oder dass das Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) aus Leiterplattenmaterial mit einer vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Metallisierung besteht, wobei die Metallisierung zumindest im Bereich der zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) ausgespart ist.Method according to claim 12, characterized in that the substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and the lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) consist of metal and at the same time contacts the microbattery ( 617 ), wherein in the region of the second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) a preferably inorganic insulating layer ( 614 ) or that the substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) consists of printed circuit board material with a preferably consisting of copper metallization, wherein the metallization at least in the region of the second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) is omitted. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass aktive Materialien (618, 619, 620) der Batterie (617) vor dem Erzeugen der ersten Fügung (15; 25; 35; 45; 55; 65; 75; 95) auf dem Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) oder Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) abgeschieden werden, wobei vorzugsweise ebenfalls vor dem Erzeugen der ersten Fügung Elektrolyt eingefüllt wird.Method according to claim 12 or 13, characterized in that active materials ( 618 . 619 . 620 ) of the battery ( 617 ) before generating the first joint ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65 ; 75 ; 95 ) on the substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) or lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) are deposited, wherein preferably also filled before generating the first joining electrolyte. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die abgeschiedenen aktiven Materialien (618, 619, 620) eine Dünnfilm-Festkörper-Ionenbatterie (617) gebildet wird.A method according to claim 14, characterized in that by the deposited active materials ( 618 . 619 . 620 ) a thin film solid state ion battery ( 617 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorher hergestellte, unverkapselte Mikrobatterie (617) bestehend aus Anode, Kathode, Separator, Stromableitern und Elektrolyt vor dem Erzeugen der ersten Fügung in das Gehäuse (11; 21; 31; 51; 61; 71; 81; 91) eingelegt wird und beim Erzeugen der Fügung durch mechanischen Andruck elektrisch leitend kontaktiert wird, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und Anschlusskontakten des Gehäuses (11; 21; 31; 51; 61; 71; 81; 91) entsteht.Method according to claim 12 or 13, characterized in that a previously manufactured, unencapsulated microbattery ( 617 ) consisting of anode, cathode, separator, current conductors and electrolyte before generating the first junction in the housing ( 11 ; 21 ; 31 ; 51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ) is inserted and electrically contacted during generation of the joint by mechanical pressure, so that an electrical connection between the battery and terminal contacts of the housing ( 11 ; 21 ; 31 ; 51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ) arises. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) und/oder das Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) als elektrischer Isolator ausgebildet werden und ein elektrisches Verbinden über Durchführungen (17; 37) in dem isolierenden Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) und/oder dem isolierenden Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) erfolgt oder dass zum elektrischen Verbinden Anschlüsse (515) über die Substratoberseite nach außen geführt werden, wobei im Bereich der zweiten Fügung (19; 29; 39; 49; 59; 69; 79; 89; 99) eine isolierende anorganische Schicht (514) abgeschieden wird.Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that the cover ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) and / or the substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) are formed as an electrical insulator and an electrical connection via feedthroughs ( 17 ; 37 ) in the insulating cover ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 ) and / or the insulating substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) or that for electrical connection connections ( 515 ) are guided over the substrate top to the outside, wherein in the region of the second joint ( 19 ; 29 ; 39 ; 49 ; 59 ; 69 ; 79 ; 89 ; 99 ) an insulating inorganic layer ( 514 ) is deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11; 21; 31; 51; 61; 71; 81; 91) mit der Mikrobatterie durch Drahtbonden, Löten oder durch einen leitfähigen Klebstoff mit einem elektrischen Verbraucher verbunden wird.Method according to one of claims 12 to 17, characterized in that the housing ( 11 ; 21 ; 31 ; 51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ) is connected to the microbattery by wire bonding, soldering or by a conductive adhesive to an electrical consumer. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Substrat (12; 22; 32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) und/oder Deckel (13; 23; 33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) ein aktiver Halbleiterchip verwendet wird, wobei der Halbleiterchip beim Erzeugen der Fügungen mit einem in dem Gehäuse (11; 21; 31; 51; 61; 71; 81; 91) angeordneten MEMS, Sensor oder Mikrobatterie (617) verbunden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a substrate ( 12 ; 22 ; 32 ; 42 ; 52 ; 62 ; 72 ; 82 ; 92 ) and / or lid ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63 ; 73 ; 83 ; 93 an active semiconductor chip is used, wherein the semiconductor chip in generating the mating with a in the housing ( 11 ; 21 ; 31 ; 51 ; 61 ; 71 ; 81 ; 91 ) MEMS, sensor or microbattery ( 617 ) is connected. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fügung durch ein Niedertemperaturverfahren erzeugt wird, wobei vorzugsweise eine in dem durch den Deckel und das Substrat gebildeten Gehäuse angeordnete Komponente nicht über 80°C erhitzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second joining is produced by a low-temperature method, wherein preferably a component arranged in the housing formed by the cover and the substrate is not heated above 80 ° C. Gehäuse hergestellt durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse ein Substrat und einen Deckel aufweist und wobei der Deckel mit dem Substrat durch eine als Klebefuge ausgebildete erste Fügung sowie eine das Substrat und den Deckel hermetisch dicht miteinander verbindende zweite Fügung verbunden ist.A housing made by a method according to any one of the preceding claims, wherein the housing has a substrate and a lid and wherein the lid is connected to the substrate by a first joint formed as an adhesive joint and a second joint hermetically sealing the substrate and the lid.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205020A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Elringklinger Ag Cell contact system for electrochemical device i.e. accumulator, for providing highly loadable power supply for driving motor car, has bond conductor electric conductively connected with temperature sensor by bond connector
WO2015168094A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Invensense, Inc. Cmos-mems integration by sequential bonding method
US9738511B2 (en) 2013-09-13 2017-08-22 Invensense, Inc. Reduction of chipping damage to MEMS structure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0123689B1 (en) * 1982-10-12 1990-07-25 Olin-Aegis Microcircuit package and sealing method
US5837562A (en) * 1995-07-07 1998-11-17 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Process for bonding a shell to a substrate for packaging a semiconductor
US20020090803A1 (en) * 1999-03-31 2002-07-11 Societe Francaise De Detecteurs Infrarouges- Sofradir Electrical or electronic component encapsulated in a sealed manner and process for producing it
DE10346310A1 (en) * 2003-10-06 2005-05-04 Fraunhofer Ges Forschung Battery, in particular micro-battery, and their production by means of wafer-level technology
EP1640327A2 (en) * 2004-09-27 2006-03-29 Idc, Llc Method and system for packaging mems devices with incorporated getter
US20070029562A1 (en) * 2005-07-05 2007-02-08 Naoyuki Koizumi Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0123689B1 (en) * 1982-10-12 1990-07-25 Olin-Aegis Microcircuit package and sealing method
US5837562A (en) * 1995-07-07 1998-11-17 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Process for bonding a shell to a substrate for packaging a semiconductor
US20020090803A1 (en) * 1999-03-31 2002-07-11 Societe Francaise De Detecteurs Infrarouges- Sofradir Electrical or electronic component encapsulated in a sealed manner and process for producing it
DE10346310A1 (en) * 2003-10-06 2005-05-04 Fraunhofer Ges Forschung Battery, in particular micro-battery, and their production by means of wafer-level technology
EP1640327A2 (en) * 2004-09-27 2006-03-29 Idc, Llc Method and system for packaging mems devices with incorporated getter
US20070029562A1 (en) * 2005-07-05 2007-02-08 Naoyuki Koizumi Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205020A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Elringklinger Ag Cell contact system for electrochemical device i.e. accumulator, for providing highly loadable power supply for driving motor car, has bond conductor electric conductively connected with temperature sensor by bond connector
US9738511B2 (en) 2013-09-13 2017-08-22 Invensense, Inc. Reduction of chipping damage to MEMS structure
WO2015168094A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Invensense, Inc. Cmos-mems integration by sequential bonding method
US9761557B2 (en) 2014-04-28 2017-09-12 Invensense, Inc. CMOS-MEMS integration by sequential bonding method

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