DE10005494A1 - Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils - Google Patents
Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung des BauteilsInfo
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Abstract
Ein elektronisches Bauteil 1 weist einen integrierte Schaltungen und Kontaktflächen 2 tragenden Halbleiterchip 3 und ein Gehäuse 4 mit aus dem Gehäuse 4 herausragenden Kontakthöckern 7 auf, die über metallische Leiterbahnen 6 mit den Kontaktflächen 2 Halbleiterchips 3 elektrisch verbunden sind. Die Leiterbahnen 6 bilden mit den Kontakthöckern 7 einstückige integrale Bauelemente 8.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil und ein
Verfahren zur Herstellung des Bauteils.
Es sind elektronische Bauteile bekannt, die einen Halbleiter
chip mit Kontaktflächen sowie Kontakthöcker aufweisen, die
über Leiterbahnen mit den Kontaktflächen verbunden sind. Die
bekannten elektronischen Bauteile sind aufwendig herzustel
len.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfach herzustellendes
elektronisches Bauteil bereitzustellen und ein Verfahren zu
seiner Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprü
che gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß der Erfindung sind die Leiterbahnen mit Kontakthöckern
bei dem elektronischen Bauteil als einstückige integrale Bau
elemente aus einer vorgefertigten metallischen Folie mit ein
seitig integral auf der metallischen Folie angeordneten Kon
takthöckern ausgebildet. Darin bedeutet "einstückig inte
gral", daß die Leiterbahnen eine komplexe Struktur aus einer
strukturierten metallischen Folie und darauf angeordneten
Kontakthöckern bilden, die kompakte, nur unter Zerstörung ih
rer komplexen Struktur in ihre Einzelteile zerlegbare Bauele
mente darstellen. In diesem Zusammenhang bedeutet ferner
"einseitig integral", daß die metallische Folie auf einer ih
rer beiden Seiten eine integrale Struktur mit Kontakthöckern
bildet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist die gegenseitige Posi
tionierung der Kontakthöcker vorgefertigt und vorgegeben und
nicht von einem sonst notwendigen Lötvorgang abhängig. Auch
ist damit der Werkstoff der Kontakthöcker frei wählbar und
kann aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnen bestehen.
Ferner ist es möglich, noch vor dem Einsatz der einstückigen
integralen Bauelemente in ein Gehäuse für das elektronische
Bauteil die Position und die Kontaktgabe der Kontakthöcker
auf der metallischen Folie zu prüfen, noch bevor eine Montage
oder Verbindung mit einem Halbleiterchip erfolgt ist, was
wiederum die Risiken bei der Herstellung minimiert und damit
auch den Ausschuß vermindert. Ferner ist die Form der Kon
takthöcker frei wählbar. Die aus dem Gehäuse herausragenden
Kontakthöcker des elektronischen Bauteils können folglich ku
gelförmig, stiftförmig als Kontaktkugeln oder in der Form
von Kontaktstiften konstruiert sein.
Mit der Erfindung wird ein elektronisches Bauelement geschaf
fen, bei dem die Position und die Kontaktgabe zwischen Kon
takthöcker und metallischer Schicht aus metallischen Leiter
bahnen nicht von den Zufälligkeiten eines Anbringens von Löt
kugeln in Öffnungen einer Trägerschicht abhängig ist und bei
dem die Möglichkeit einer verminderten Kontaktgabe zwischen
Kontakthöcker und metallischer Schicht vermieden wird. Dar
über hinaus vermindert die Erfindung, die Risiken des An
schmelzens der Lötkugeln zu Kontakthöckern und unterbindet
ein Verschieben der Position der Kontakthöcker.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist die vor
gefertigte metallische Folie mit einer Trägerschicht aus iso
lierendem Kunststoff zu einem Verbundbauteil laminiert. Die
ses Verbundbauteil ist formstabil und kann als selbsttragen
des Bauteil als Bestandteil des Gehäuses eingesetzt werden.
Während die leiterbahntragende erste Fläche des Verbundbau
teils vollkommen eben ist, ragen aus der zweiten isolierenden
Fläche des Verbundbauteils die Kontakthöcker heraus, wobei
sich die beiden Flächen gegenüberliegen.
Die Kontakthöcker auf der isolierenden Seite sind in einem
vorgegebenen Muster auf einer gemeinsamen Oberfläche der
Schicht metallischer Leiterbahnen angeordnet. Das vorgegebene
Muster der Kontakthöcker korrespondiert mit Kontaktanschluß
flächen einer Leiterplatte oder eines Leiterbandes, mit denen
das elektronische Bauteil elektrisch zu verbinden ist. Um
diese Verbindung des elektronischen Bauteils auf einer Lei
terplatte herzustellen, werden die Kontaktanschlußflächen der
Leiterplatte mit einer Lötschicht in einem Lötschwallbad ver
sehen, so daß anschließend das elektronische Bauteil mit sei
nen Kontakthöckern auf den Kontaktanschlußflächen der Leiter
platte positioniert werden kann und unter Erwärmen mit den
Kontaktanschlußflächen verbunden wird.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung
sind die Leiterbahnen und die Kontakthöcker aus gleichem Ma
terial, möglicherweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
Dieses hat den Vorteil, daß sich beim Anlöten der Kontakthöc
ker an eine Leiterplatte die Form und Position der Kontakt
höcker nicht ändert und dennoch eine zuverlässige elektrische
Verbindung ermöglicht wird.
Die Kontakthöcker können als auf ein Metallband aufgeprägte
Erhebungen ausgebildet sein. Derartige Erhebungen oder Ver
dickungen können kostengünstig und sehr präzise lokalisiert
beim Auswalzen eines Kupferbandes in eine dünne metallische
Folie durch Aussparungen in einer Profilwalze aufgeprägt wer
den.
In einer anderen möglichen Ausführungsform sind die Kontakt
höcker in eine metallische Folie eingebrachte Auswölbungen.
Dieses hat den Vorteil, daß eine Dickenänderung der metalli
sche Folie nicht erforderlich ist und somit auf relativ ein
fache Weise Leiterbahnen mit Kontakthöckern realisierbar wer
den.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung
sind die Kontakthöcker auf eine metallische Folie aufgalvani
sierte Erhebungen. Diese Erhebungen haben den Vorteil, daß
sie aus massivem Metall bestehen, während die metallische Fo
lie äußerst dünn ausgeführt werden kann und somit der Mate
rialbedarf minimiert werden kann.
Die Kontakthöcker können auch Vorsprünge einer auf Leiter
bahndicke dünngeätzten Metallplatte oder eines dünngeätzten
Metallbandes sein. Beim Ätzen wird jedoch ein großer Teil des
Materials der Metallplatte abgetragen und kann nur durch auf
wendige Rückgewinnungsverfahren aus einem Ätzbad zurückgewon
nen werden.
Die Trägerschicht kann aus einem Polyimid, das einseitig mit
einer Klebeschicht versehen ist und Öffnungen aufweist, durch
die die vorgefertigten Kontakthöcker hindurchgesteckt werden
können, bestehen, so daß die Klebeschicht und die metallische
Schicht zu einem Verbundbauteil zusammengefügt werden können.
Dieses Verbundbauteil ist selbsttragend aufgrund der selbst
tragenden Trägerschicht aus Polyimid und verleiht dem zusam
mengebauten elektronischen Bauteil eine hohe Formstabilität.
Der Halbleiterchip kann mittels einer isolierenden Abstands
schicht auf der leiterbahntragenden ersten Fläche des Ver
bundbauteils fixiert sein. Dazu wird der Halbleiterchip so
ausgerichtet, daß seine Kontaktflächen mit den Durchbrüchen
in der Trägerschicht korrespondieren. Auch die Abstands
schicht muß Durchbrüche an den Stellen der Kontaktflächen des
Halbleiterchips aufweisen, damit dem Anschlußbereich der Lei
terbahnen ein Zugriff auf die Kontaktflächen des Halbleiter
chips bereitgestellt wird.
Anstelle einer Abstandsschicht kann das elektronische Bauteil
auch Abstandshalter aufweisen, die so positioniert sind, daß
sie keinen der Durchbrüche des Verbundbauteils abdecken, so
daß der Zugriff der Anschlußbereiche der Leiterbahnen auf die
Kontaktflächen des Halbleiterchips gewährleistet bleibt.
Der Anschlußbereich der Leiterbahn kann mit einer diffusions
hemmenden Schicht und einer Bondschicht beschichtet sein, wo
bei die Bondschicht aus einem Material bestehen kann, das mit
dem Material der Kontaktflächen auf der Oberfläche des Halb
leiterchips intermetallische und/oder eutektische Verbindun
gen im gebondeten Zustand ergibt.
Die Bondschicht kann Gold oder eine Goldlegierung und die
Kontaktflächenschicht kann Aluminium oder eine Aluminiumle
gierung aufweisen, da diese beiden Metalle gut haftende in
ternetallische und/oder niedrigschmelzende eutektische Ver
bindungen miteinander eingehen. Um eine Diffusion des Grund
materials der Leiterbahnen, das Kupfer aufweisen kann, durch
das Gold der Bondschicht an die Bondoberfläche zu verhindern,
wird möglichst vor dem Aufbringen der Bondschicht eine diffu
sionshemmende Schicht aus Nickel oder aus einer Nickellegie
rung auf das Grundmaterial aufgebracht. Dies hat den Vorteil,
daß kein Kupfer die Bondfähigkeit herabsetzt oder gar verhin
dert. Eine ausreichende Diffusionshemmung kann auch durch ei
ne Goldschicht erreicht werden, die vorzugsweise über 1 µm
dick ist.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung
weisen die Anschlußbereiche der Leiterbahnen mindestens einen
Übergangsbereich, einen Bondbereich und mindestens einen Ab
rißbereich auf. In dem Übergangsbereich wird der Anschlußbe
reich von dem Niveau der metallischen Schicht auf das Niveau
der Halbleiteroberfläche gebogen und im Bondbereich, der sich
daran anschließt, ist ein Bonden mit der Kontaktfläche des
Halbleiterchips möglich.
Das Bonden wird vorzugsweise erst dann ausgeführt, wenn die
Leiterbahn im Anschlußbereich von der weiterführenden Leiter
bahn abgerissen ist. Dazu wird ein Abrißbereich als Teil des
Anschlußbereichs vorgesehen, der durch einen verminderten
Querschnitt der Leiterbahn ein schnelles und sicheres Abrei
ßen kurz vor dem Bonden gewährleistet. Durch Anwenden von Ul
traschall auf den Anschlußbereich der Leiterbahn kann eine
ultraschallgebondete Verbindung zwischen der Kontaktfläche
und dem Anschlußbereich erzeugt werden. Durch den Einsatz von
Druck und Erwärmung kann anstelle einer ultraschallgebondeten
Verbindung eine thermokompressionsgebondete Verbindung zwi
schen dem Anschlußbereich einer Leiterbahn und der Kontakt
fläche des Halbleiterchips erfolgen.
Zur Komplettierung des Gehäuses kann das Verbundbauteil bis
auf die herausragenden Kontakthöcker mit einer Vergußmasse
umgeben werden. Diese Vergußmasse bedeckt auch den Halblei
terchip mindestens auf der dem Verbundbauteil zugewandten
Fläche, soweit diese nicht von Abstandshaltern oder einer Ab
standsschicht bedeckt ist. Ferner umgibt die Vergußmasse min
destens in Teilbereichen die Ränder des Halbleiterchips. Mit
dieser Ausführungsform des Gehäuses entsteht ein elektroni
sches Bauteil, das über eine präzise Anordnung der Kontakt
höcker verfügt und bei dem eine gesicherte Kontaktierung der
Kontakthöcker zu den Leiterbahnen innerhalb des Gehäuses ge
währleistet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfah
rensschritte auf:
Herstellen einer metallischen Folie mit Kontakthöckern in ei nem vorgegebenen Muster als einstückiges integrales Bauele ment,
Herstellen einer selbsttragenden Trägerschicht mit Öffnungen für die Kontakthöcker und Durchbrüchen, deren Anordnung und Größe den Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip angepaßt ist, Verbinden der metallischen Folie mit Kontakthöckern und der selbsttragenden Trägerschicht zu einem Verbundbauteil,
Strukturieren der metallischen Folie zu einem Leiterbahnmu ster, das Leiterbahnen mit Kontakthöckern und Anschlußbereichen zum elektrischen Verbinden mit den Kontaktflächen auf weist.
Herstellen einer metallischen Folie mit Kontakthöckern in ei nem vorgegebenen Muster als einstückiges integrales Bauele ment,
Herstellen einer selbsttragenden Trägerschicht mit Öffnungen für die Kontakthöcker und Durchbrüchen, deren Anordnung und Größe den Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip angepaßt ist, Verbinden der metallischen Folie mit Kontakthöckern und der selbsttragenden Trägerschicht zu einem Verbundbauteil,
Strukturieren der metallischen Folie zu einem Leiterbahnmu ster, das Leiterbahnen mit Kontakthöckern und Anschlußbereichen zum elektrischen Verbinden mit den Kontaktflächen auf weist.
Anstelle der Ausbildung von Kontakthöckern mit Hilfe von Löt
bällen in einem letzten Schritt beim Herstellen eines elek
tronischen Bauteils kann bei dem erfindungsgemäßen elektroni
schen Bauteil und dem Verfahren zur Herstellung desselben das
Positionieren, Anbringen, Prüfen und Überwachen der Kontakt
höckerherstellung unmittelbar am Anfang mit einem Vorferti
gungsschritt durchgeführt werden. Dadurch wird das Montageri
siko vermindert, da kein Anschmelzen von Lötbällen erfolgen
muß. Es ist auch keine Einpassung von Lötbällen in vorgefer
tigte Öffnungen erforderlich, aus denen sie sich leicht ver
schieben können. Außerdem wird kein Erwärmen des Halbleiter
chips auf eine Lotanschmelztemperatur benötigt.
An diese Verfahrensschritte können sich folgende Herstel
lungsschritte anschließen,
Beschichten der Anschlußbereiche der Leiterbahnen, Aufbringen einer abstandshaltenden Schicht oder einzelner Ab standshalter auf der Leiterbahnseite des Verbundbauteils un ter Freilassen von Durchbrüchen,
Aufbringen eines Halbleiterchips auf der abstandshaltenden Schicht bzw. den Abstandshaltern,
Verbinden der Anschlußbereiche der Leiterbahnen und der Kon taktflächen des Halbleiterchips im Bereich der Durchbrüche der Trägerschicht, und
Vergießen der Zwischenräume zwischen Verbundbauteil und Halb leiterchip, der Durchbrüche und mindestens teilweise der Rän der des Halbleiterchips mit einer Vergußmasse zu einem Gehäu se. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise ein einsatzferti ges elektronisches Bauteil.
Beschichten der Anschlußbereiche der Leiterbahnen, Aufbringen einer abstandshaltenden Schicht oder einzelner Ab standshalter auf der Leiterbahnseite des Verbundbauteils un ter Freilassen von Durchbrüchen,
Aufbringen eines Halbleiterchips auf der abstandshaltenden Schicht bzw. den Abstandshaltern,
Verbinden der Anschlußbereiche der Leiterbahnen und der Kon taktflächen des Halbleiterchips im Bereich der Durchbrüche der Trägerschicht, und
Vergießen der Zwischenräume zwischen Verbundbauteil und Halb leiterchip, der Durchbrüche und mindestens teilweise der Rän der des Halbleiterchips mit einer Vergußmasse zu einem Gehäu se. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise ein einsatzferti ges elektronisches Bauteil.
Das Herstellen einer metallischen Folie mit Kontakthöckern in
einem vorgegebenen Muster als einstückiges integrales Bauele
ment kann auch mittels Prägetechnik erfolgen. Dazu wird eine
Metallplatte, deren Dicke geringfügig größer als die Dicke
der endgültigen metallischen Folie ist, unter Druck und Wärme
in ein Formwerkzeug gepreßt und auf die endgültige Foliendic
ke gebracht, wobei sich gleichzeitig die Kontakthöcker aus
bilden.
In einer weiteren möglichen Durchführungsform des Verfahrens
wird die metallische Folie mit Kontakthöckern in einem vorge
gebenen Muster als einstückiges integrales Bauelement mittels
Walzenprägung durchgeführt. Dazu wird eine Metallplatte, die
geringfügig dicker als die metallische Folie ist, zwischen
einer formgebenden Walze und einer Andruckwalze gepreßt, wo
bei die endgültige Dicke der metallischen Folie entsteht und
gleichzeitig in vorgegebenem Abstand und in vorgegebener An
ordnung die Kontakthöcker gebildet werden. Anstelle einer
Walzenprägung oder der oben angegebenen Prägetechnik kann
auch ein Gesenkschmieden erfolgen, wobei der Vorteil beim Ge
senkschmieden darin besteht, daß die metallische Platte we
sentlich dicker als die metallische Folie ausgebildet sein
kann, um das einstückige integrale Bauelement aus Folienbe
reichen und Kontakthöckerbereichen herzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Durchführungsbeispiel zur Bildung
einer metallischen Folie mit Kontakthöckern in einem vorgege
benen Muster als einstückiges integrales Bauelement ist eine
galvanische Abscheidung von Kontakthöckern auf einer maskier
ten metallischen Folie. Dazu ist die metallische Folie mit
einem Film oder Fotolack überzogen, der nur an denjenigen
Stellen das Metall freilässt, an denen eine galvanische Ab
scheidung von Kontakthöckern stattfinden soll. Dieses Verfah
ren hat den Vorteil, daß der werkzeugtechnische Aufwand äu
ßerst gering ist und lediglich Abscheide- und Spülbäder sowie
eine Gleichstromversorgung für die galvanische Abscheidung
zur Verfügung zu stellen sind.
Ein bevorzugtes alternatives Verfahren zur galvanischen Ab
scheidung bildet die Ätztechnik, bei der aus einer maskierten
metallischen Platte die metallische Folie und Kontakthöcker
geätzt werden, wobei die Metallplatte mindestens eine Dicke
aufweist, die der Höhe der zu bildenden metallischen Kontakt
höcker entspricht. Die maskierende Schicht schützt nur dieje
nigen Bereiche vor einem Ätzangriff, die Kontakthöcker erge
ben sollen. Alle anderen Flächen werden bis auf die gewünsch
te Foliendicke herunter geätzt.
Eine weitere mögliche Durchführung des Verfahrens umfaßt das
Herstellen einer metallischen Folie mit Kontakthöckern in ei
nem vorgegebenen Muster als einstückiges integrales Bauteil
mittels Punktschweißen vorgefertigter Kontakthöckerelemente
auf der metallischen Folie. Dabei kann die Spitze der Punkt
schweißelektrode jeweils von einem Kontakthöckerelement ge
bildet werden, so daß die Punktschweißelektrode nach und nach
in schneller Taktfolge aus einem Vorrat von Kontakthöckerele
menten vollautomatisch die ihre Elektrodenspitzen mit einem
neuen Kontakthöckerelement bestückt wird. Dadurch wird ein
schnelles Aufbringen des vorgegebenen Musters von Kontakthöc
kern zu realisiert. In einer Weiterbildung der Punktschweiß
vorrichtung können mehrere Elektrodenspitzen parallel Kon
takthöckerelemente aufnehmen und mit der metallischen Folie
punktverschweißen. Mit diesem kann ein präzises integrales
Bauelement mit Kontakthöckern erzeugt werden.
Die Kontakthöcker können auch durch Einwölben der metalli
schen Folie im Bereich der Kontakthöcker hergestellt werden.
Dieses Einwölben kann durch Punktieren oder durch einfachen
Hammerschlag auf ein entsprechend vorbereitetes Werkzeug mit
entsprechenden Sticheln erfolgen, was einem Tiefziehen von
Formstücken nahekommt.
Zur Herstellung einer selbsttragenden Trägerschicht mit Öff
nungen für die Kontakthöcker und Durchbrüchen, deren Anord
nung und Größe den Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip an
gepaßt ist, kann auch eine Stanztechnik eingesetzt werden,
bei der aus einer Kunststoffolie oder einer Kunststoffplatte
die Öffnungen und Durchbrüche ausgestanzt werden. Danach können
die so hergestellte selbsttragende Trägerschicht und die
metallische Folie mit Kontakthöckern derart zusammengebracht
werden, daß die Kontakthöcker durch die Öffnungen in der
selbsttragenden Trägerschicht hindurchragen. Anschließend
wird durch Wärmebehandlung oder durch Verkleben ein Verbund
zwischen selbsttragender Trägerschicht und metallischer Folie
hergestellt.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer selbsttragenden
Trägerschicht, das weniger Material verbraucht als die Stanz
technik, stellt die Spritzgußtechnik dar, die vorzugsweise
bei einer Massenproduktion eingesetzt wird.
Sowohl die selbsttragende Trägerschicht als auch die metalli
sche Folie mit Kontakthöckern können als metallisches Band
hergestellt werden, das in seinen Seitenzonen an den Längs
rändern eine Perforation aufweist. Mit dieser Perforation
kann die Justage von selbsttragender Trägerschicht und metal
lischer Folie erleichtert werden. Darüber hinaus hat die
bandförmige Gestaltung mit Perforation den Vorteil, daß die
Herstellung des Verbundbauteils automatisiert werden kann.
Wenn die selbsttragende Trägerschicht aus isolierendem Kunst
stoff nicht ausreichend gut durch thermische Behandlung mit
dem Metallband zu einem Verbundbauteil verbindbar ist, kann
die Trägerschicht einseitig mit Klebstoff beschichtet werden,
wobei danach die metallische Folie und die Trägerschicht auf
einanderjustiert und zusammengepreßt werden. Dieses Zusammen
pressen kann mittels eines Walzenpaares durchgeführt werden,
sofern sowohl die selbsttragende Trägerschicht als auch die
metallische Folie in Bandform vorliegen.
Nach dem Herstellen des Verbundes zwischen metallischer Folie
mit Kontakthöckern und Trägerschicht kann die metallische Fo
lie zu einem Leiterbahnmuster vervollständigt werden, das
Leiterbahnen mit Kontakthöckern und Anschlußbereiche auf
weist, und zwar durch Aufbringen einer Maske auf eine erste
ebene Fläche der metallischen Folie des Verbundbauteils und
durch Ätzen oder Zerstäuben der nichtmaskierten metallischen
Schicht.
Das Aufbringen einer Maske auf die metallische Folie des Ver
bundbauteils kann mittels Siebdruck ausgeführt werden, zumal
die metallische Seite des Verbundbauteils vollständig eben
ist. Ein Siebdrucklack kann dadurch relativ schnell und genau
aufgebracht werden.
Für eine genauere Ausbildung und für eine stärkere Miniaturi
sierung der Leiterbahnen kann das Aufbringen einer Maske auf
die metallische Folie des Verbundbauteils mittels Photolack
technik durchgeführt werden. Dazu wird ein Photolack auf die
Metallseite des Verbundbauteils gesprüht oder geschleudert
und anschließend nach einem Vortempern belichtet. Beim an
schließenden Entwickeln werden diejenigen Bereiche der metal
lischen Folie von Photolack freigelegt, die danach wegzuätzen
sind. Vor dem Ätzen wird üblicherweise der Photolack nach dem
Entwickeln durch Aushärten bei erhöhten Temperaturen stärker
vernetzt.
Eine weitere bevorzugte Technik zur Aufbringung einer Maske
auf die metallische Folie des Verbundbauteils stellt eine Ab
decktechnik durch strukturierte und beispielsweise einseitig
klebende Folien dar. Die Strukturierung der metallischen Fo
lien kann durch Schneidtechnik erfolgen.
Nach dem Strukturieren der metallischen Folie zu einem Lei
terbahnmuster werden zumindest in Anschlußbereichen der Lei
terbahnen, welche aus einem Übergangsbereich mit einem Bond
bereich bestehen, mit einer diffusionshemmenden Schicht bei
spielsweise aus Nickel oder aus einer Nickellegierung
und/oder aus einer genügend dicken Goldschicht aufgebracht,
deren Dicke größer als 1 µm.
Nach dem Beschichten der Anschlußbereiche der Leiterbahnen
wird entweder eine isolierende abstandshaltende Schicht auf
die Leiterbahnseite des Verbundbauteils aufgebracht, und zwar
unter Freilassen der Durchbrüche der Trägerschicht. Es können
auch einzelne Abstandshalter auf der Leiterbahnseite des Ver
bundbauteils positioniert werden, und zwar so, daß die Durch
brüche freibleiben.
Die Herstellung derartiger Abstandshalter kann durch Schablo
nendruck erfolgen, bei dem in eine Schablone, die auf die
Leiterbahnseite des Verbundbauteils gepreßt wird, das ab
standshaltende Material eingedrückt wird. Das abstandshalten
de Material kann eine Silikonmasse aufweisen, während die ab
standshaltende Schicht von einem ausgestanzten Polyimidkissen
gebildet werden kann.
Die Trägerschicht des Verbundbauteils kann aus Polyimid her
gestellt sein, da dieses Material neben einer Mindeststeifig
keit zum Stützen der metallische Folie in vorteilhafter Weise
eine Restflexibilität aufweist. Auf die oben erwähnten Ab
standshalter aus einer Kunststoffmasse oder auf die aufge
brachte abstandshaltende Schicht aus Kunststoff wird an
schließend, beispielsweise durch Kleben oder durch leichtes
Anschmelzen des Kunststoffes der Halbleiterchip aufgebracht.
Nach dem Fixieren des Halbleiterchips auf den Abstandshaltern
bzw. auf der abstandshaltenden Schicht liegen sich die An
schlußbereiche der Leiterbahnen und der Kontaktflächen des
Halbleiterchips im Bereich der Durchbrüche gegenüber.
Durch einen Verbindungsvorgang beispielsweise mittels Ultra
schallbonden, Thermosonicbonden oder Thermokompressionsbonden
werden die Anschlußbereiche der Leiterbahnen und die Kontakt
flächen des Halbleiterchips miteinander verbunden. Abschlie
ßend wird der Randbereich des Halbleiterchips zumindest teil
weise durch eine Vergußmasse geschützt, mit der gleichzeitig
auch die Zwischenräume zwischen Verbundbauteil und Halblei
terchip ausgefüllt werden können. Dazu wird der gebondete
Halbleiterchip mit den bereits vorhandenen Gehäuseteilen in
einer Gießform in einen evakuierten Raum verbracht. Anschlie
ßend wird die verflüssigte Vergußmasse, die ein Thermoplast
sein kann, in die Gußform eingebracht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein elektronisches
Bauteil gemäß der Erfindung,
Die Fig. 2 bis 10 veranschaulichen Verfahrensschritte zur
Herstellung des elektronischen Bauteils aus
Fig. 1,
Fig. 11 zeigt das auf einer Leiterplatte montierte elektro
nische Bauteil aus Fig. 1 und
Fig. 12 und 13 zeigen Querschnitte durch ein weiteres
elektronisches Bauteil mit einem BGA-Gehäuse.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein elektronisches Bau
teil 1 mit einem integrierte Schaltungen und Kontaktflächen 2
tragenden Halbleiterchip 3 und mit einem Gehäuse 4, das aus
dem Gehäuse 4 herausragende Kontakthöcker 7 aufweist. Die
Kontakthöcker 7 sind über eine im Gehäuse 4 angeordnete
Schicht 5 mit metallischen Leiterbahnen 6 mit den metalli
schen Kontaktflächen 2 auf einer Oberfläche des Halbleiter
chips 3 elektrisch verbunden.
In diesem elektronischen Bauteil 1 stellen die Leiterbahnen 6
mit den Kontakthöckern 7 einstückige integrale Bauelemente 8
dar. Die integralen Bauteile 8 sind aus einer vorgefertigten
metallischen Folie 9 mit einseitig integral auf der metalli
schen Folie 9 angeordneten Kontakthöckern 7 hergestellt. Die
metallische Folie 9 mit den Kontakthöckern 7 wird von einer
Trägerschicht 10 getragen, die in dieser Ausführungsform mit
tels einer Klebeschicht 29 zu einem Verbundbauteil 11 aus
mindestens einem Kontakthöcker 7, einer Leiterbahn 6 und einer
Trägerschicht 10 laminiert ist. Dieses Verbundbauteil 11
ist über Abstandshalter 15 mit dem Halbleiterchip 3 verbun
den. Die Trägerschicht 10 weist einen Durchbruch 27 auf, der
den Zugriff der Leitung 6 mit ihrem metallischen Anschlußbe
reich 19 auf die Kontaktfläche 2 des Halbleiterchips ermög
licht. Der metallische Anschlußbereich 19, der sich in dem
Durchbruch der Trägerschicht 10 erstreckt, besteht aus drei
Bereichen, aus einem Übergangsbereich 20, aus einem Bondbe
reich 21 und aus einem Abrißbereich 22. Da in Fig. 1 das
fertige Bauteil abgebildet ist, ist die Leiterbahn 6 im Bond
bereich 21 bereits mit der Kontaktfläche 2 des Halbleiter
chips 3 verbunden. Gleichzeitig ist der Abrißbereich 22 be
reits abgerissen, so daß keine Verbindung der Leiterbahn 6
mit den übrigen Leiterbahnen existiert. Der Übergangsbereich
20 der Leiterbahn 6 von dem Leiterbahnniveau zu der Oberflä
che des Halbleiterchips 3 ist aufgrund der Bondaktivitäten
durchgebogen und leicht gekrümmt.
Fig. 1 veranschaulicht einen Vorteil dieses elektronischen
Bauteils, da nun die Geometrie und Form der Kontakthöcker,
insbesondere die Abstandshöhe der Kontakthöcker von dem übri
gen Gehäuse, frei wählbar sind und nicht vom Deformations-
und Anschmelzverhalten von sonst verwendbaren Lötbällen ab
hängt. Die hier dargestellten Kontakthöcker sind von einfa
cher Geometrie und bestehen aus einem zylindrischen Teil und
einem halbkugelförmigen Teil, wobei der zylindrische Teil di
rekt in den Leiterbahnbereich übergeht und wobei der halbku
gelförmige Teil aus dem Gehäuse herausragt und mit einer Lei
terplatte, einem Leitungsband oder anderen Weiterleitungskon
takten verbunden werden kann.
Selbst die Ausbildung von Kontakt- oder Anschlußstiften, die
aus dem Gehäuse herausragen, kann für ein derartiges elektro
nisches Bauteil aufgrund der vorliegenden Erfindung reali
siert werden. Auch Oberflächenbehandlungen der Kontakthöcker
sowie Oberflächenbeschichtungen derselben können für eine
derartiges elektronisches Bauelement realisiert werden. Somit
können die Kontakthöcker 7 verzinnt, vernickelt, vergoldet
oder mit Lötmaterial beschichtet werden, um einen ohmschen
Kontakt mit nachfolgenden Schaltungsstrukturen herzustellen.
Die Fig. 2 bis 10 zeigen die möglichen Verfahrensschritte
zur Herstellung eines elektronischen Bauteils.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine metallische Folie
9, die mit Kontakthöckern 7 bestückt ist, so daß ein einstüc
kiges integrales Bauelement 8 entsteht. Die metallische Folie
9 ist in dieser Ausführungsform aus Kupfer oder aus einer
Kupferlegierung hergestellt und hat eine Dicke von 15 µm bis
20 µm. Die Höhe der Kontakthöcker 7, die aus der Ebene der
metallische Folie 9 herausragen, beträgt zwischen 250 µm und
300 µm. In dieser Ausführungsform wurden die Kontakthöcker 7
galvanisch auf der metallischen Folie 9 abgeschieden. Während
der galvanischen Abscheidung schützte denjenigen Folienbe
reich, der keine Kontakthöcker aufweist, eine hier nicht ge
zeigte Wachsabdeckung, die nur diejenigen Bereiche freigibt,
in denen die Kontakthöcker 7 aufwachsen sollen.
Andere mögliche Verfahren, derartige Kontakthöcker 7 auf ei
ner metallischen Folie 9 herzustellen, sind ein Punktschweiß
verfahren, mit dem einzelne Kontakthöcker 7 als Elektroden
spitzen auf die metallische Folie 9 aufgesetzt werden und
durch einen kurzen Stromstoß mit der metallischen Folie ver
schmolzen werden. Des weiteren ist es möglich, derartige Kon
takthöcker 7 durch Prägetechnik darzustellen oder durch Walz
vorgänge in Formwalzen.
Mit erheblichem Materialverlust ist auch durch Ätzen ein der
artiges einstückiges Bauelement 8 herstellbar. Dazu werden
aus einer Kupferplatte, die mindestens eine Dicke aufweist,
die der Summe der Dicken der metallischen Folie 9 und der Hö
he der Kontakthöcker 7 entspricht, die Bereiche der Kontakt
höcker 7 abgedeckt. Die übrigen Flächen der Metallplatte werden
danach auf eine Stärke der metallischen Folie 9 herunter
gesetzt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Trägerschicht 10
aus Polyimid mit einer Klebeschicht 29, die Öffnungen 40 auf
weisen, durch welche die Kontakthöcker 7 des Bauelementes 8
aus Fig. 2 durchgesteckt werden können. Ferner weist die
Trägerschicht 10 einen Durchbruch 27 auf, der so angeordnet
ist, daß er bei der Endmontage der Trägerschicht 10 auf die
metallische Folie 9 einen Zugriff eines metallischen An
schlußbereichs 19 der Leiterbahn 6 auf eine Kontaktfläche ei
nes Halbleiterchips ermöglicht.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Verbundelement 11,
das nach dem Zusammenpressen des Bauelements 8 auf Fig. 2
mit der Trägerschicht 10 aus Fig. 3 entsteht. Das so ent
standene Verbundelement 11 weist im wesentlichen eine konti
nuierliche metallische Folie 9 und eine Trägerschicht 10 auf,
durch welche die Kontakthöcker 7 hindurchragen.
Fig. 5 veranschaulicht das Aufbringen einer Maskierungs
schicht 41 auf die metallische Folie 9 des Verbundelements 11
aus Fig. 4. Anschließend wird die von der Maskierungsschicht
41 nicht bedeckte metallische Folie 9 selektiv geätzt, so daß
die sich dabei bildenden metallischen Leiterbahnen die Kon
takthöcker 7 tragen und daß sich Anschlußbereiche 19 für eine
Kontaktierung mit einer Kontaktfläche 2 des Halbleiterchips 3
ergeben.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch das Verbundelement 11
aus Fig. 5 nach dem Ätzen und nach Entfernen der Maskie
rungsschicht 41. Das Verbundelement 11 weist nun endgültig
strukturierte Leiterbahnen 6 mit Kontakthöckern 7 und Durch
brüche 27 in der Trägerschicht auf.
Nach diesem Strukturieren der metallischen Folie 9 zu einem
Leiterbahnmuster kann in Anschlußbereichen der Leiterbahnen
eine diffusionshemmende Schicht mit Nickel in einer Dicke von
50 nm bis 200 nm und eine Goldschicht in einer Dicke von
200 nm bis 1000 nm örtlich selektiv aufgebracht werden. Bei
Goldschichtdicken größer als etwa 1000 nm kann die diffussi
onshemmende Schicht aus Nickel oder aus einer Nickellegierung
entfallen.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch das Verbundelement 11,
wobei Abstandshalter 15 aus isolierendem Material auf der
Leiterbahnseite des Verbundbauteils 11 aufgebracht worden
sind, und zwar unter Freilassung der Durchbrüche 27. Die Ab
standshalter 15 sind in dieser Ausführungsform aus einer Si
likonmasse hergestellt. Diese Silikonmasse hat den Vorteil,
daß sie die Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Verbun
delement 11 und einem später aufzubringenden Halbleiterchip
aufgrund ihrer Flexibilität und Elastizität ausgleicht.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch das Verbundelement 11
aus Fig. 7, wobei auf die Abstandshalter 15 ein Halbleiter
chip 3 aufgebracht ist. Der auf den Abstandshaltern 15 posi
tionierte Halbleiterchip 3 ist dabei mit einer Kontaktfläche
2 genau über dem Durchbruch 27 positioniert.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch das Verbindungselement
11 mit Halbleiterchip 3 aus Fig. 8, das zur weiteren Bear
beitung umgedreht ist, so daß der Halbleiterchip 3 die Unter
seite bildet und die Kontakthöcker 7 auf der Oberseite über
die Trägerschicht 10 herausragen. In dieser Position wird der
Bondbereich 21 des Anschlußbereichs 19 mit der Kontaktfläche
2 des Halbleiterchips 3 verbunden. Die Kontaktfläche 2 des
Halbleiterchips 3 ist in diesem Beispiel aus einer Aluminium
legierung mit 2% Silizium und 0,5% Kupfer hergestellt, die
mit der Goldbeschichtung des Anschlußbereichs 19 beim Ultra
schallbonden eine niedrigschmelzende eutektische Verbindung
und/oder intermetallische Verbindungen eingeht. Anstelle des
Ultraschallbondens kann auch ein Thermokompressionsbonden
oder ein Thermosonicbonden angewandt werden, bei dem der
Bondbereich 21 des Anschlußbereichs 19 der Leiterbahn 6 über
einen beheizten Stichel bis auf eine Temperatur oberhalb der
eutektischen Schmelztemperatur der metallischen Komponente
erwärmt wird, und zwar insbesondere unter Anpressen auf die
Kontaktfläche 2.
Fig. 10 zeigt das fertige erfindungsgemäße elektronische
Bauteil nach einem Einkapseln in eine Form und nach dem Ver
gießen mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse 23 aus
thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise unter Vakuum.
Fig. 11 zeigt das fertige erfindungsgemäße elektronische
Bauteil aus Fig. 10, das platzsparend beispielsweise auf ei
ner mehrschichtigen Leiterbahnplatte 24 positioniert ist und
das über Kontaktanschlußflächen 14 der Leiterbahnplatte 24
mit Leiterbahnebenen 36 bis 38 der mehrschichtigen Leiter
bahnplatte 24 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel
werden dazu die Kontaktanschlußflächen 14 der Leiterbahnplat
te 24 in einem Lötschwallbad mit einer Lötschicht überzogen,
während die Kontakthöcker 7 des elektronischen Bauteils mit
einem Flußmittel benetzt werden, so daß nach einem Erwärmen
eine innige elektrisch leitende Lötverbindung mit den Kontak
tanschlußflächen 14 der mehrschichtigen Leiterbahnplatte 24
entsteht.
Eine weitere Ausführungsform eines elektronischen Bauteils
zeigen die Fig. 12 und 13, wobei Fig. 12 einen Quer
schnitt durch ein Bauteil mit einem BGA (ball grid array)-
Gehäuse und Fig. 13 ein derartiges auf einer Leiterplatte
montiertes Bauteil zeigt.
Wie Fig. 12 zeigt, besteht das elektronische Bauteil 1 aus
einem Gehäuse 4, das die Ränder 28 eines Halbleiterchips 3
teilweise einfaßt. Abstandshalter 15 tragen eine metallische
Schicht 5, auf die eine Trägerschicht 10 aus Kunststoff mit
tels einer Kleberschicht 29 fixiert ist, so daß die metalli
sche Schicht 5 mit ihren Leiterbahnen 6 planparallel in einem
durch den Abstandshalter 15 vorgegebenen Abstand zur Oberflä
che des Halbleiterchips 3 gehalten werden kann. Die Träger
schicht 10 weist einen Durchbruch 27 auf, der über einer Kon
taktfläche 2 auf der Oberfläche des Halbleiterchips 3 ange
ordnet ist. Der Durchbruch 27 gibt einen Durchgriff eines me
tallischen Anschlußbereichs 19 der Leiterbahn 6 auf eine Kon
taktfläche 2 des Halbleiterchips 3 frei. Mit Hilfe eines ge
eigneten Werkzeugs kann beim Durchbruch 27 der metallische
Anschlußbereich 19 der Leiterbahn 6 mit der Kontaktfläche 2
des Halbleiterchips 3 über ein Bondverfahren gebondet werden.
Die Trägerschicht 10 weist darüber hinaus Öffnungen auf, die
mit einzelnen Leiterbahnen 6 der metallischen Schicht 5 kor
respondieren. In diese Öffnungen sind Lötkugeln 30 bis 35
eingebracht, die unter Erwärmung der gesamten Struktur und
unter Anschmelzen der Lötkugeln 30 bis 35 mit den entspre
chenden Leiterbahnen 6 elektrisch leitend verbunden werden.
Dieses Verbinden gelingt jedoch nicht immer zuverlässig, wie
es anhand der Lötkugeln 31 und 33 demonstriert ist.
Bei dem elektronischen Bauteil 1 werden die Lötkugeln 30 bis
35 nachträglich nach dessen Fertigstellung eingebracht. Dabei
kann es vorkommen, daß die Lötkugeln, wie beispielsweise die
Lötkugeln 31 und 33, beim nachfolgenden Anschmelzprozeß keine
vollständige Verbindung mit der darunterliegenden Leiterbahn
eingehen. In diesem Fall tritt ein verminderter elektrischer
Kontakt zu dem Halbleiterchip 3 auf.
Es kann auch vorkommen, daß die Lötkugel 30 einen gewünschten
gleichförmigen korrekten Kontakthöcker bildet, während die
Lötkugel 35 derart verformt ist, daß sie einen Versatz gegen
über der Öffnung in der Trägerschicht 10 bildet, was die spä
tere Montage des elektronischen Bauteils 1 auf eine Leiter
bahnplatte oder auf ein Leitungsband erschweren kann.
Fig. 13 zeigt das elektronische Bauteil 1 der Fig. 12 in
einer Positionierung auf einer mehrschichtigen Leiterbahn
platte, wobei die Leiterbahnplatte 24 drei Leitungsebenen 36,
37 und 38 aufweist, die mit den Lötkugelhöckern 30 bis 35
elektrisch verbunden sind. Dazu wird das elektronische Bau
teil der Fig. 12 zunächst umgedreht und dann unter Erwärmung
auf Löttemperatur mit seinen Lötkugelhöckern 30 bis 35 auf
die Kontaktanschlußflächen der Leiterbahnplatte 24 aufgelö
tet.
Aufgrund des Verwendens von Lötkugeln 30 bis 35 ist die Höhe
der Kontakthöcker 7, die aus dem Gehäuse 4 herausragen, auf
den Durchmesser der Lötkugeln 30 bis 35 begrenzt. Somit ist
keine Variationsmöglichkeit für die Formgebung der Kontakt
höcker gegeben.
1
Elektronisches Bauteil
2
Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip
3
Halbleiterchip
4
Gehäuse
5
Schicht metallischer Leiterbahnen
6
Leiterbahn
7
Kontakthöcker
8
integrales Bauelement
9
metallische Folie
10
Trägerschicht
11
Verbundbauteil
12
leiterbahntragende erste Fläche
13
isolierende zweite Fläche mit herausragenden Kontakthöc
kern
14
Kontaktanschlußflächen einer Leiterplatte
15
Abstandshalter
19
Anschlußbereich
20
Übergangsbereich
21
Bondbereich
22
Abrißbereich
23
Vergußmasse
24
Leiterplatte
25
metallische Folie
26
Metallband
27
Durchbruch
28
Ränder des Halbleiterchips
29
Klebeschicht
35
Lötkugeln
38
Leitungsebenen
40
Öffnungen
41
Maskierung
Claims (44)
1. Elektronisches Bauteil (1) mit einem integrierte Schal
tungen und metallischen Kontaktflächen (2) aufweisenden
Halbleiterchip (3) und mit einem Gehäuse (4) mit aus dem
Gehäuse (4) herausragenden Kontakthöckern (7) die über
eine im Gehäuse (4) angeordnete Schicht (5) mit metalli
schen Leiterbahnen (6) mit den Kontaktflächen (2) des
Halbleiterchips (3) elektrisch leitend verbunden sind,
wobei
die Leiterbahnen (6) zusammen mit den Kontakthöckern (7)
als einstückige integrale Bauelemente (8) aus einer vor
gefertigten metallischen Folie (9) mit vorzugsweise ein
seitig integral auf der metallischen Folie (9) angeord
neten Kontakthöckern (7) ausgebildet sind.
2. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die vorgefertigte metallische Folie (9) mit einer Trä
gerschicht (10) aus isolierendem Kunststoff zu einem
Verbundbauteil (11) laminiert ist, wobei das Verbundbau
teil (11) ein Bestandteil des Gehäuses (4) ist und eine
leiterbahntragende erste Fläche (12) und eine isolieren
de zweite Fläche (13) aufweist, aus der die Kontakthöc
ker (7) herausragen, und wobei die zweite Fläche (13)
der ersten Fläche (12) gegenüberliegt.
3. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontakthöcker (7) in einem vorgegebenen Muster auf
einer gemeinsamen Oberfläche der Schicht (5) metalli
scher Leiterbahnen (6) angeordnet sind, wobei das vorge
gebene Muster der Kontakthöcker (7) mit Kontaktanschluß
flächen (14) einer Leiterplatte (24) oder eines Leiter
bandes korrespondiert, mit denen das elektronische Bau
teil (1) elektrisch zu verbinden ist.
4. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterbahnen (6) und die Kontakthöcker (7) aus glei
chem Material, vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer
Kupferlegierung, hergestellt sind.
5. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontakthöcker als auf ein Metallband (26) aufgepräg
te Erhebungen ausgebildet sind.
6. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontakthöcker als in eine metallische Folie einge
brachte Auswölbungen ausgebildet sind.
7. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontakthöcker (7) als auf eine metallische Folie (9)
aufgalvanisierte Erhebungen ausgebildet sind.
8. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontakthöcker als Vorsprünge einer auf Leiterbahn
dicke dünngeätzten Metallplatte oder eines dünngeätzten
Metallbandes ausgebildet sind.
9. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trägerschicht (10) Polyimid aufweist.
10. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiterchip (3) mittels wenigstens einer isolie
renden Abstandsschicht auf der leiterbahntragenden er
sten Fläche (12) des Verbundbauteils (11) fixiert ist.
11. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiterchip (3) mittels isolierender Abstandshal
ter (15) auf der leiterbahntragenden ersten Fläche (12)
des Verbundbauteils (11) fixiert ist.
12. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Halbleiterchip (3) und den Abstandshaltern
(15) bzw. zwischen dem Halbleiterchip (3) und der Ab
standsschicht eine Klebeschicht (29) angeordnet ist.
13. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Anschlußbereich (19) der Leiterbahn (6) und/oder die
Kontakthöcker (7) mit einer diffusionshemmenden Schicht
und mit einer Bondschicht beschichtet sind.
14. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bondschicht ein Material aufweist, das mit dem Mate
rial der Kontaktflächen (2) auf der Oberfläche des Halb
leiterchips (3) im gebondeten Zustand eine intermetalli
sche und/oder eutektische Verbindungen aufweist.
15. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bondschicht Gold und die Kontaktflächenschicht Alu
minium oder eine Aluminiumlegierung aufweist.
16. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 13
bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die diffusionshemmende Schicht Nickel oder eine Nickel
legierung oder eine Goldschicht insbesondere von über
1 µm Dicke aufweist.
17. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2
bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trägerschicht (10) Durchbrüche (27) aufweist, die so
über den Kontaktflächen (2) auf der Oberfläche des Halb
leiterchips (3) angeordnet sind, daß ein Durchgriff von
metallischen Anschlußbereichen (19) der Leiterbahnen (6)
auf die Kontaktflächen (2) des Halbleiterchips (3) frei
gegeben ist.
18. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die metallischen Anschlußbereiche (19) der Leiterbah
nen (6) mindestens einen Übergangsbereich (20), einen
Bondbereich (21) und einen Abrißbereich (22) aufweisen.
19. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 17 oder An
spruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchgriff des Anschlußbereiches (19) einer Leiter
bahn (6) auf eine Kontaktfläche (2) des Halbleiter
chips (3) als eine ultraschallgebondete Verbindung aus
gebildet ist.
20. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 17
oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchgriff des Anschlußbereiches (19) einer Leiter
bahn (6) auf eine Kontaktfläche (2) des Halbleiter
chips (3) als thermokompressionsgebondete Verbindung
ausgebildet ist.
21. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2
bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbundbauteil (11) bis auf die herausragenden Kon
takthöcker (7) und das Halbleiterchip (3) mindestens auf
der dem Verbundbauteil (11) zugewandten Fläche des Halb
leiterchips (3), die nicht von Abstandshaltern (15) oder
einer Abstandsschicht bedeckt ist, und mindestens in
Teilbereichen der Ränder (28) des Halbleiterchips (3)
von einer isolierenden Vergußmasse (23) umgeben ist.
22. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bau
teils (1) mit einem integrierte Schaltungen und Kontakt
flächen (2) tragenden Halbleiterchip (2) und mit einem
Gehäuse (4) mit aus dem Gehäuse (4) herausragenden Kon
takthöckern (7), die über eine im Gehäuse (4) angeordne
te Schicht (5) aus metallischen Leiterbahnen (6) mit den
metallischen Kontaktflächen (2) auf einer Oberfläche des
Halbleiterchips (3) elektrisch verbunden sind, wobei das
Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- - Herstellen einer metallischen Folie (9) mit Kon takthöckern (7) als einstückiges integrales Bauele ment (8),
- - Herstellen einer insbesondere selbsttragenden Trä gerschicht (10) mit Öffnungen für die Kontakthöcker (7) und mit Durchbrüchen (27), deren Anordnung und Größe den Kontaktflächen (2) auf dem Halbleiterchip (3) angepaßt ist,
- - Verbinden der metallischen Folie (9) mit den Kon takthöckern (7) und der Trägerschicht (10) zu einem Verbundbauteil (11),
- - Strukturieren der metallischen Folie (9) zu einem Leiterbahnmuster, das Leiterbahnen (6) mit Kontakt höckern (7) und mit Anschlußbereichen (19) zum elektrischen Verbinden mit den Kontaktflächen (2) aufweist,
- - Verbinden der Anschlußbereiche (19) der Leiterbah nen (6) mit den Kontaktflächen (2) des Halbleiter chips (3) im Bereich der Durchbrüche (27) der Trä gerschicht (10).
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren weiterhin folgende Verfahrensschritte auf
weist:
- - Veredeln von Anschlußbereichen (19) der Leiterbah nen (6),
- - Aufbringen einer abstandshaltenden Schicht oder einzelner Abstandshalter (15) auf der Leiter bahnseite des Verbundbauteils (11) unter Freilassen der Durchbrüche (27),
- - Aufbringen eines Halbleiterchips (3) auf der ab standshaltenden Schicht bzw. den Abstandshaltern (15),
- - Vergießen der Zwischenräume zwischen Verbundbau teil (11) und Halbleiterchip (3), der Durchbrüche (27) und mindestens teilweise der Ränder (28) des Halbleiterchips (3) mit einer Vergußmasse (23) zu einem Gehäuse (4).
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels Prägetechnik erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels Walzenprägung erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels galvanischer Abscheidung der
Kontakthöcker (7) auf der mit einer Maskierung versehe
nen metallischen Folie (9) erfolgt.
27. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels einer Ätztechnik aus einer mas
kierten metallischen Platte erfolgt.
28. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels Anschweißen vorgefertigter Kon
takthöckerelemente auf der metallischen Folie (9) er
folgt.
29. Verfahren nach Anspruch 22 bis Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Herstellen der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) mittels Einwölben der Kontakthöcker in
die metallische Folie (9) erfolgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß
die metallische Folie (9) als ein metallisches Band mit
Perforation an den Längsrändern hergestellt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen für die Kontakthöcker (7) und die Durch
brüche (27) in der Trägerschicht (10) mittels einer
Stanztechnik erzeugt werden.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen für die Kontakthöcker (7) und die Durch
brüche (27) in der Trägerschicht (10) mittels Spritzguß
technik beim Herstellen der Trägerschicht (10) erzeugt
werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbinden der metallischen Folie (9) mit den Kon
takthöckern (7) und der selbstragenden Trägerschicht
(10) zu einem Verbundbeutel (11) mittels einer Klebe
technik erfolgt, wobei dazu insbesondere die Träger
schicht (10) einseitig mit Klebstoff beschichtet wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trägerschicht (10) als Band mit wenigstens einer
Perforation an den Rändern bereitgestellt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 30 und nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbinden der als perforiertes Band bereitgestellten
metallischen Folie (9) und der als perforiertes mit
Klebstoff beschichtetes Band bereitgestellten Träger
schicht (10) durch Abrollen der beiden Bänder zwischen
einem Walzenpaar erfolgt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Strukturieren der metallischen Folie (9) zu einem
Leiterbahnmuster, das Leiterbahnen (6) mit Kontakthöc
kern (7) und Anschlußbereichen (19) aufweist, durch Aufbringen
einer Maske auf die metallische Folie (9) des
Verbundbauteils (11) und durch nachfolgendes Ätzen oder
Zerstäuben der nicht maskierten Bereiche der metalli
schen Folie (9) erfolgt.
37. Verfahren nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufbringen einer Maske auf die metallische Folie (9)
mittels Siebdruck erfolgt.
38. Verfahren nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufbringen einer Maske auf die metallische Folie (9)
mittels Fotolacktechnik erfolgt.
39. Verfahren nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufbringen einer Maske auf die metallische Folie (9)
mittels Abdecktechnik durch strukturierte Folien er
folgt.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 39,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufbringen einer abstandshaltenden Schicht oder ein
zelner Abstandshalter (15) auf der Leiterbahnseite des
Verbundbauteils (11) mittels Schablonendruck erfolgt.
41. Verfahren nach Anspruch 40,
dadurch gekennzeichnet, daß
für einzelne Abstandshalter (15) eine Siliconmasse ein
gesetzt wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 41,
dadurch gekennzeichnet, daß
als eine abstandshaltende Schicht ein ausgestanztes Po
lyimidkissen eingesetzt wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Trägerschicht (10) Polyimid eingesetzt wird.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 43
dadurch gekennzeichnet, daß
das Vergießen der Zwischenräume zwischen Verbundbauteil
(11) und Halbleiterchip (3) der Durchbrüche (27) und
mindestens teilweise der Ränder des Halbleiterchips (3)
mit einer Vergußmasse zu einem Gehäuse (4) unter Vakuum
erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000105494 DE10005494A1 (de) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
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| DE2000105494 DE10005494A1 (de) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
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ID=7630201
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| DE2000105494 Ceased DE10005494A1 (de) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | Elektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
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