DE102004012979B4

DE102004012979B4 - Kopplungssubstrat für Halbleiterbauteile, Anordnungen mit dem Kopplungssubstrat, Kopplungssubstratstreifen, Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls

Info

Publication number: DE102004012979B4
Application number: DE102004012979A
Authority: DE
Inventors: Jens Pohl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: WO2005091365A3; DE102004012979A1; US7663223B2; US20070102807A1; WO2005091365A2

Abstract

Kopplungssubstrat für Halbleiterbauteile (1, 2) mit einer strukturierten Metallschicht (4) auf der Oberseite (5) eines isolierenden Trägers (6), wobei Metallbahnen (7) der strukturierten Metallschicht (4) über die Seitenkanten (8, 9) des Trägers (6) hinausragen und rechtwinklig zur Oberseite (5) in Richtung auf die Unterseite (10) des Trägers (6) abgewinkelt sind und über die Unterseite (10) hinausragen, wobei die Metallbahnen (7) eine Metallbeschichtung (11) aufweisen und mit der Metallbeschichtung (11) eine derartige Dicke (D) des Querschnitts aufweisen, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) sind, über welche eine elektrische Kopplung des Kopplungssubstrats (3) mit einem Halbleiterbauteil (1), das unter dem Kopplungssubstrat (3) und innerhalb der Flachleiteraußenkontakte (12) anzuordnen ist, erfolgen soll.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopplungssubstrat mit einem isolierenden Träger und einer strukturierten Metallschicht für Halbleiterbauteile, Anordnungen mit dem Kopplungssubstrat, einen Kopplungssubstratstreifen, Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls.
Derartige Kopplungssubstrate oder Zwischensubstrate werden auch "Interposer" genannt und können übereinander gestapelte Halbleiterbauteile oder Halbleiterchips verbinden. Diese "Interposer" basieren teilweise auf einem Flachleiterrahmen, der in Streifen angeordnet mehrere Kopplungssubstrate aufnimmt und einen Metallquerschnitt bereitstellt, der dem Flachleiterrahmen eine ausreichende Stabilität für eine selbsttragende Struktur verleiht. Die Halbleiterchips sind an dem Flachleiterrahmen über Bonddrähte oder Flipchip-Kontakte befestigt, was zu Ausfällen, insbesondere beim Verpacken derartiger Halbleiterbauteile zu Halbleiterstapeln oder Halbleitermodulen, führt.
Wenn die zu stapelnden Halbleiterbauteile auf einer derartigen Flachleiterkonstruktion basieren, oder auf einer Konstruktion mit einem Umverdrahtungssubstrat, so sind die zentralen Bereiche durch Halbleiterchips belegt und ein Verbinden der gestapelten Bauteile untereinander ist nur über die Randbereiche der zu stapelnden Bauteile möglich. Folglich ist das Anordnungsmuster für Außenkontakte, zumindest des oberen Halbleiterbauteils, konstruktiv auf die Randbereiche eingeschränkt.
Andere Lösungen, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift DE 101 38 278 C1 bekannt sind, schlagen vor, flexible Folien als "Interposer" einzusetzen. Diese haben den Nachteil, dass sie mit einer Folienfläche auf dem Halbleiterbauteil oder dem Halbleiterchip flächig fixiert werden müssen und zum nächsten Nachbarn in einem Stapel hin halbkreisförmig gebogen sind, was das Risiko einer Verbindungsunterbrechung durch Mikrorisse erhöht. Zumindest ergibt sich daraus kein stabiler Stapelaufbau, was die Zuverlässigkeit des Halbleitermoduls beeinträchtigt.
Aus der US 6 545 868 B1 ist ein Kopplungssubstrat mit einer strukturierten Metallschicht auf einer Unterseite eines isolierenden Trägers bekannt, wobei Metallbahnen der strukturierten Metallschicht rechtwinklig zur Unterseite des Trägers in einer vom Kopplungssubstrat wegführenden Richtung abgewinkelt sind und so formstabile Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats bilden, über welche eine elektrische Kopplung des Kopplungssubstrats mit einem Halbleiterbauteil, das unter dem Kopplungssubstrat und innerhalb der Flachleiteraußenkontakte angeordnet ist, besteht. Darüber hinaus zeigt die genannte Druckschrift ein Kopplungssubstrat mit einer selbsttragenden strukturierten Metallfolie, auf dem ein mit Kontakten ausgestatteter flächiger Isolierkörper angeordnet ist, wobei in diesem weiteren Kopplungssubstrat Metallbahnen entsprechend dem ersten Kopplungssubstrat ausgebildet sind.
Aus der US 5 346 402 A ist ein elektronisches Bauteil mit einem ringförmigen isolierenden Rahmenkörper und darauf angeordne ten Metallbahnen, die Flachleiteraußenkontakte eines Kopplungssubstrats bilden, bekannt.
Aus der US 5 055 910 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der Halbleiterbauteile auf einem Kopplungssubstrat angeordnet sind und über flache Außenkontakte elektrisch mit einem Schaltungsträger verbunden sind.
Aus der US 2002 131 258 A1 ist ein Halbleitermodul bekannt, das ein Verdrahtungssubstrat mit einer Verdrahtungsstruktur und mit einem Halbleiterchip auf seiner Oberseite und mit Kontaktanschlussflächen auf Randbereichen aufweist, wobei auf den Kontaktanschlussflächen ein Kopplungssubstrat mit seinen Flachleiteraußenkontakten angeschlossen ist.
Aus der DE 101 54 556 A1 ist eine gestapelte Halbleiterbauelementstruktur mit zwei Kopplungssubstraten und mit einem Verdrahtungssubstrat, dessen Unterseite Außenkontakte aufweist, bekannt.
Aus der US 5 381 039 A ist ein Halbleiterbasisbauteil mit einem Kopplungssubstrat bekannt, wobei das Kopplungssubstrat auf seiner Unterseite eine Verdrahtungsstruktur trägt, die mit einem Halbleiterchip elektrisch verbunden ist, wobei Metallbahnen über die Seitenkanten des Kopplungssubstrats hinausragen und rechtwinklig zur Oberseite in Richtung auf die Unterseite des Kopplungssubstrats abgewinkelt sind und über die Unterseite hinausragen, wobei die Metallbahnen eine derartige Dicke des Querschnitts aufweisen, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte des Halbleiterbasisbauteils sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kopplungssubstrat und ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben, das die Nachteile im Stand der Technik überwindet und ein Stapeln von Halbleiterbauteilen mit unterschiedlichen Anordnungsmustern der Außenkontakte der zu stapelnden Halbleiterbauteile ermög licht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, den Raumbedarf und den Flächenbedarf eines Halbleitermoduls zu minimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Kopplungssubstrat für Halbleiterbauteile geschaffen, das eine strukturierte Metallschicht auf der Oberseite eines isolierenden Trägers aufweist. Die strukturierte Metallschicht weist Metallbahnen auf, die über die Seitenkanten des Trägers hinausragen und rechtwinklig zur Oberseite in Richtung auf die Unterseite des Trägers abgewinkelt sind. Dabei können die Metallbahnen über die Unterseite hinausragen. Diese über die Seitenkanten des Trägers hinausragenden Metallbahnen weisen eine Metallbeschichtung auf, mit der eine derartige Dicke des Querschnitts erreicht wird, dass die Metallbahnen formstabile Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats bilden. Über diese formstabilen Flachleiteraußenkontakte soll eine elektrische Kopplung des Kopplungssubstrats mit einem Halbleiterbauteil, das unter dem Kopplungssubstrat und innerhalb der Flachleiteraußenkontakte anzuordnen ist, erfolgen.
Ein derartiges Kopplungssubstrat hat den Vorteil, dass das Halbleiterbauteil unterhalb des Kopplungssubstrats ein beliebiges Anordnungsmuster seiner Außenkontakte aufweisen kann und auf ein vom Kopplungssubstrat unabhängiges Schaltungssubstrat aufgebracht sein kann. Dieses Schaltungssubstrat kann zu einer übergeordneten Leiterplatte gehören oder kann eine Umverdrahtungsplatte des mit dem Kopplungssubstrat zu verbindenden Halbleiterbauteils darstellen. Darüber hinaus hat das Kopplungssubstrat den Vorteil, dass die strukturierte Metallschicht auf der Oberseite des isolierenden Trägers beliebig gestaltet werden kann und somit ein Anordnungsmuster für Außenkontaktflächen aufweisen kann, die einem Anordnungsmuster von Außenkontakten eines zu stapelnden Halbleiterbauteils angepasst sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats und das Halbleiterbauteil unter dem Kopplungssubstrat auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats angeordnet sein. Über dieses Verdrahtungssubstrat sind die Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats und des Halbleiterbauteils, das unterhalb des Kopplungssubstrats angeordnet ist, elektrisch miteinander verbunden. Das hat den Vorteil, dass das Kopplungssubstrat in Verbindung mit dem Halbleiterbauteil und dem Verdrahtungssubstrat ein Halbleiterbasisbauteil für einen Halbleiterstapel bilden kann. Dieses Halbleiterbasisbauteil ist universell einsetzbar, zumal das von der strukturierten Metallschicht des Kopplungssubstrats angebotene Anordnungsmuster, unterschiedlichen zu stapelnden Halbleiterbauteilen angepasst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist nicht das Halbleiterbauteil unterhalb des Kopplungssubstrats angeordnet, sondern es ist vielmehr auf der Unterseite des isolierenden Trägers eine Verdrahtungsstruktur angebracht, die ihrerseits einen Halbleiterchip mit dem Kopplungssubstrat verbinden kann. In Verbindung mit diesem Halbleiterchip stellt nun das Kopplungssubstrat ein Halbleiterbasisbauteil dar, das unabhängig von einem zusätzlichen Verdrahtungssubstrat für einen Stapel aus Halbleiterbauteilen eingesetzt werden kann. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn das Halbleiterbauteil ein Halbleiterbauteil ist, das mit Flipchip-Kontakten mit der Verdrahtungsstruktur auf der Unterseite des isolierenden Trägers elektrisch in Verbindung stehen kann. In diesem Fall wird ein sehr kompaktes und in seinem Raumbedarf minimiertes Halbleiterbasisbauteil mit dem erfindungsgemäßen Kopplungssubstrat geschaffen.
Weiterhin kann das unter dem Kopplungssubstrat angeordnete Halbleiterbauteil ein Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbaren Außenkontakten aufweisen. Derartige oberflächenmontierbare Außenkontakte können aus einer Lotschicht bestehen, mit der das Halbleiterbauteil entweder auf einer Verdrahtungsstruktur auf der Unterseite des isolierenden Trägers oder auf einer Verdrahtungsstruktur eines übergeordneten Schaltungsträgers angeordnet sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Kopplungssubstrat auf seiner Oberseite Außenkontaktflächen auf, die von einer Lötstoppschicht umgeben sind und ein Anordnungsmuster für Außenkontakte eines zu stapelnden Halbleiterbauteils aufweisen. Mit der Lötstoppschicht wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei einem Lötvorgang beispielsweise beim Anbringen eines zu stapelnden Halbleiterbauteils auf der Oberseite des Kopplungssubstrats die strukturierte Metallschicht nur im Bereich der Außenkontaktflächen mit Lötmaterial benetzt wird und kein Lot auf die übrige Metallstruktur kommt.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats aus verstärkten Metallbahnen über Leiterbahnen der strukturierten Metallschicht mit den Außenkontaktflächen auf der Oberseite des Kopplungssubstrats elektrisch in Verbindung stehen. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass lediglich die Metallbahnen, die über die Seitenkanten des Trägers hinausragen, mit einer Metallschicht verstärkt sind und auf der Oberseite des Kopplungssubstrats in Leiterbahnen übergehen, die in ihrer Dicke der strukturierten Metallschicht entsprechen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Kopplungssubstratstreifen mit in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Kopplungssubstratpositionen. Dieser Kopplungssubstratstreifen weist eine strukturierte Metallschicht auf der Oberseite eines isolierenden Trägerstreifens auf. Von der strukturierten Metallschicht erstrecken sich Metallbahnen teilweise über Durchgangsöffnungen in Seitenbereichen der Kopplungssubstratpositionen und sind rechtwinklig zur Oberseite des Trägerstreifens in Richtung auf die Unterseite des Trägerstreifens abgewinkelt. Diese Metallbahnen weisen eine Metallbeschichtung auf und bilden mit der Metallbeschichtung eine derartige Dicke ihres Querschnitts, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstratstreifens an den Seitenrändern der Kopplungssubstratpositionen sind.
Der Kopplungssubstratstreifen weist auf seiner Oberseite Außenkontaktflächen auf, die von einer Lötstoppschicht umgeben sind und ein Anordnungsmuster für Außenkontakte von zu stapelnden Halbleiterbauteilen bilden. Die Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstratstreifens sind über Leiterbahnen der strukturierten Metallschicht mit den Außenkontaktflächen auf der Oberseite des Kopplungssubstratstreifens verbunden. Ein derartiger Kopplungssubstratstreifen kann zu Kopplungssubstraten aufgetrennt werden, indem entlang der Zeilen und/oder entlang der Spalten der Kopplungssubstratstreifen in einzelne Kopplungssubstrate aufgetrennt wird.
Vor dem Auftrennen kann der Kopplungssubstratstreifen weiterhin auch mit einer Umverdrahtungsstruktur auf seiner Unterseite versehen sein, sodass direkt Halbleiterchips mit Flipchip-Kontakten oder andere oberflächenmontierbare Halbleiterbauteile mit einer Verdrahtungsstruktur auf der Unterseite des Kopplungssubstratstreifens verbunden werden können. Beim Auftrennen des Kopplungssubstratstreifens ergeben sich dann bereits komplette Halbleiterbauteile, bzw. Halbleiterbasisbauteile, die für einen Halbleiterbauteilstapel einsetzbar sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Halbleiterbasisbauteil für ein Halbleitermodul vor, das ein Verdrahtungssubstrat mit Außenkontakten des Halbleitermoduls auf seiner Unterseite und mit einer Verdrahtungsstruktur mit einem Halbleiterbauteil auf seiner Oberseite und mit Kontaktanschlussflächen auf Randbereichen der Oberseite des Verdrahtungssubstrats aufweist. Auf den Kontaktanschlussflächen in den Randbereichen ist ein Kopplungssubstrat mit seinen Flachleiteraußenkontakten angeschlossen, das auf seiner Oberseite Außenkontaktflächen für ein gestapeltes Halbleiterbauteil aufweist. Eine derartige Anordnung eines erfindungsgemäßen Kopplungssubstrats in einem Halbleiterbasisbauteil hat den Vorteil, dass mithilfe des Kopplungssubstrats beliebig viele Halbleiterbauteile aufeinander gestapelt werden können, wobei über jedem Halbleiterbauteil ein weiteres Kopplungssubstrat anzuordnen ist, wenn dem Stapel weitere Halbleiterbauteile hinzugefügt werden sollen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Kopplungssubstrat und einem mit dem Kopplungssubstrat verbundenen Halbleiterbauteil, wobei das Kopplungssubstrat Außenkontaktflächen für ein zu stapelndes weiteres Halbleiterbauteil auf seiner Oberseite aufweist. Auf seiner Unterseite weist das Kopplungssubstrat eine Verdrahtungsstruktur auf, die mit dem Halbleiterbauteil elektrisch verbunden ist und über Durchkontakte und Verdrahtungsleitungen mit den Außenkontaktflächen auf der Oberseite des Kopplungssubstrats elektrisch in Verbindung steht. Das Halbleiterbasisbauteil stellt in seinen Seitenkanten, die bereits oben erwähnten Flachleiteraußenkontakte zur Verfügung, die durch Verdicken von Metallbahnen, die über den Rand des Kopplungssubstrats hinausragen, einen Querschnitt ausbilden, der die Flachleiteraußenkontakte formstabil verstärkt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Kopplungssubstratstreifens mit mehreren Kopplungssubstratpositionen weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein isolierender Trägerstreifen mit mehreren Kopplungssubstratpositionen hergestellt. Anschließend werden in diesen Trägerstreifen Durchgangsöffnungen in Randbereichen der Kopplungssubstratpositionen eingebracht. Die Breite der Durchgangsöffnungen entspricht dabei mindestens der doppelten Länge der zu bildenden Flachleiteraußenkontakte. Anschließend wird eine geschlossene Metallschicht auf den Trägerstreifen aufgebracht, die gleichzeitig die Breite der Durchgangsöffnungen abdeckt. Diese Metallschicht wird anschließend strukturiert und dabei werden Außenkontaktflächen auf der Oberseite des isolierenden Trägerstreifens und Metallbahnen gebildet, welche die Breite der Durchgangsöffnungen überspannen.
In der Mitte der Durchgangsöffnungen sind diese Metallbahnen entweder getrennt oder weisen eine Sollbruchstelle auf. Außerdem wird die Metallschicht derart strukturiert, dass Leiterbahnen auf der Oberseite des isolierenden Trägerstreifens die Metallbahnen mit den Außenkontaktflächen elektrisch ver binden. Die Metallbahnen werden über Kurzschlussleiterbahnstücke zu einer Busleitung des Trägerstreifens zusammengeführt. Anschließend werden die Metallbahnen in den Durchgangsöffnungen in Richtung auf die Unterseite des Trägerstreifens abgewinkelt. Danach wird die Metallstruktur der Oberseite des Trägerstreifens mit einer Schutzschicht unter Freilassen der Metallbahnen abgedeckt.
Diese Schutzschicht soll bei dem anschließenden galvanischen Schritt die Metallstruktur auf der Oberseite des Trägerstreifens vor einem Abscheiden von Metall und einem Verdicken der Struktur schützen, während da Metallbahnen unter Bilden von formstabilen Flachleiteraußenkontakten mit einer Metallbeschichtung versehen werden. In einem nachfolgenden Schritt wird die Schutzschicht zunächst nur zum Freilegen der Kurzschlussleiterbahnstücke entfernt und die Kurzschlussleiterbahnstücke werden ätztechnisch oder mit einer Lasertechnik unterbrochen. Anschließend können die Außenkontaktflächen unter der Schutzschicht freigelegt werden, sodass die Schutzschicht als Lötstoppschicht dienen kann, während ein freier Zugriff zu den Außenkontaktflächen möglich ist. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Kopplungssubstraten auf einem isolierenden Trägerstreifen entstehen, der anschließend in einzelne Kopplungssubstrate auftrennbar ist.
Im Einzelnen werden für die unterschiedlichen Verfahrensschritte unterschiedliche Techniken eingesetzt. Für das Einbringen der Durchgangsöffnung in den Trägerstreifen wird eine Stanztechnik oder eine Ätztechnik bereitgestellt. Das Aufbringen einer Metallschicht auf den Trägerstreifen kann mittels Aufkleben einer Metallfolie durchgeführt werden. Das Strukturieren dieser Metallschicht wird dann mittels einer Fotolacktechnik in Verbindung mit Ätztechniken oder einer Abtragstechnik mittels Laserstrahl durchgeführt. Beim Einsatz von Photolithographie kann der strukturierte Fotolack des Strukturierungsschrittes gleichzeitig als Lötstopplack eingesetzt werden. Das Abwinkeln der Metallbahnen vor oder auch nach einem Verdicken zu Flachleiteraußenkontakten kann mittels Abkantwerkzeugen erfolgen.
Zum Aufbringen einer Metallbeschichtung auf die Metallbahnen wird der Trägerstreifen in ein Galvanikbad getaucht und die Metallbahnen werden über die Kurzschlussleiterbahnstücke mit einer Gleichstromelektrode des Galvanikbades verbunden. Dazu werden die Metallbahnen als Kathode geschaltet, sodass sich das Material der metallischen Anode des Galvanikbades auf den Metallbahnen als Beschichtung abscheidet, während die übrige Metallstruktur durch die Schutzschicht vor einer derartigen Beschichtung geschützt ist. Vor einem Entfernen der Schutzschicht werden zunächst nur die Kurzschlussleiterbahnstücke freigelegt und ätztechnisch entfernt, während die übrige Struktur auf der Oberseite des Trägerstreifens weiterhin durch die Schutzschicht bedeckt bleibt. Erst nach dem Entfernen der Kurzschlussleiterbahnstücke werden dann auch die Außenkontaktflächen auf der Oberseite des Trägerstreifens freigelegt, sodass nun der fertige Kopplungssubstratstreifen zur Herstellung von Kopplungssubstraten zur Verfügung steht.
Zur Herstellung eines Kopplungssubstrats wird dieser Kopplungssubstratstreifen entlang der Zeilen und/oder der Spalten zu einzelnen Kopplungssubstraten aufgetrennt.
Mit derartigen Kopplungssubstraten können Halbleiterbasisbauteile für Stapel aus Halbleiterbauteilen hergestellt werden. Zur Herstellung werden nachfolgende Verfahrensschritte durchgeführt. Zunächst wird parallel zur Herstellung eines Kopplungssubstrats auch ein Verdrahtungssubstrat mit einem Halbleiterbauteil auf seiner Oberseite und Kontaktanschlussflächen auf Randbereichen seiner Oberseite, sowie Außenkontaktflächen mit Außenkontakten auf seiner Unterseite gefertigt. Anschließend wird das Kopplungssubstrat auf das Verdrahtungssubstrat unter Auflöten der Flachleiteraußenkontakte des Kopplungssubstrats auf entsprechende Kontaktanschlussflächen in den Randbereichen des Verdrahtungssubstrats aufgebracht. Da das Kopplungssubstrat auf seiner Oberseite Außenkontaktflächen aufweist, die ein Stapeln von weiteren Halbleiterbauteilen ermöglichen, ist somit eine Anordnung aus einem Kopplungssubstrat und einem Halbleiterbasisbauteil geschaffen, auf der Halbleiterbauteile mit entsprechend angepassten Anordnungsmustern der Außenkontakte gestapelt werden können. Zur Herstellung eines Halbleitermoduls müssen dann lediglich auf eine derartige Anordnung entsprechende weitere Halbleiterbauteile mit ihren Außenkontakten aufgebracht werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass das erfindungsgemäße Kopplungssubstrat ermöglicht, über einem Halbleiterbauteil beliebiger Bauart ein weiteres Halbleiterbauteil mit beliebiger standardisierter Anordnung seiner oberflächenmontierbaren Außenkontakte, wie beispielsweise ein DRAM-Bauteil, anzuordnen. Dazu stellt die Erfindung einen "Interposer" zur Verfügung, der vergleichsweise preiswert herstellbar ist, zumal er in seiner Grundversion keinerlei Durchkontaktierungen erfordert. Die Herstellung von formstabilen Flachleiteraußenkontakten wird für den "Interposer", bzw. das Kopplungssubstrat, mit relativ preisgünstigen Abscheideverfahren erreicht.
Mit diesen Flachleiteraußenkontakten, die durch Metallbeschichten von Metallbahnen einer Metallschicht erzeugt werden, können kleinere Schrittweiten oder auch "Pitch" genannt zwischen den Außenkontakten erreicht werden als es bei einer Stapelverbindung über Lotbälle möglich ist. Außerdem sind die Leitungslängen gegenüber der in der Einleitung erwähnten Lösung mit flexiblen Folien kürzer, was die elektrischen Parameter im Hinblick auf Hochfrequenzeigenschaften bzw. Hochgeschwindigkeitsschaltraten in Gigahertzbereich verbessert.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Kopplungssubstrat einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Trägerstreifen;
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Trägerstreifens der 2;
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen der 1 mit aufgebrachter Metallfolie;
5 zeigt einen schematischen Querschnitt des Trägerstreifens der 4;
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen der 4 mit strukturierter Metallfolie;
7 zeigt einen schematischen Querschnitt des Trägerstreifens der 6;
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen der 6 mit abgedeckter Metallstruktur;
9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Trägerstreifen gemäß 8;
10 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen der 8 mit verstärkten formstabilen Flachleiteraußenkontakten und geschützter Umverdrahtungsstruktur;
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Trägerstreifen gemäß 10;
12 zeigt einen schematischen Querschnitt auf den Trägerstreifen nach einem Auftrennen desselben in einzelne Kopplungssubstrate;
13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch drei einzelne Kopplungssubstrate gemäß 12;
14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbasisbauteil für einen Halbleiterstapel mit einem Kopplungssubstrat;
15 zeigt einen Querschnitt durch einen Halbleiterstapel mit einem Kopplungssubstrat.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Kopplungssubstrat 3 einer Ausführungsform der Erfindung. Dieses Kopplungssubstrat 3 weist einen Träger 6 mit einer Unterseite 10 und einer Oberseite 5 auf. Auf der Oberseite 5 des Trägers 6 ist eine strukturierte Metallschicht 4 angeordnet, die ein Anordnungsmuster 19 von Außenkontaktflächen 17 aufweist. Die Außenkontaktflächen 17 sind mit streifenförmigen in Richtung auf die Unterseite 10 abgewinkelten Metallbahnen 7 über Leiterbahnen auf der Oberseite 5 des Trägers 6 verbunden. Bei dieser und den nachfolgenden Figuren wird zwischen Metallbahnen 7, die über Seitenkanten 8 und 9 des Trägers 6 herausragen und in Richtung auf die Unterseite 10 abgewinkelt sind und den Leiterbahnen, die auf der Oberseite 5 zum Verbinden der Metallbahnen 7 mit den Außenkontaktflächen 17 angeordnet sind, unterschieden. Die Dicke der Metallbahnen und die Dicke der Leiterbahnen, entsprechen der Dicke der Metallschicht 4 für die Außenkontaktflächen 17, zumal sie aus der Metallschicht 4 gemeinsam strukturiert werden. Die Dicke der Metallschicht 4 wäre jedoch zu gering, um formstabile Flachleiteraußenkontakte 12 aus den Metallbahnen 7 zu bilden. Deshalb sind die abgewinkelten Metallbahnen 7 mit einer Metallbeschichtung 11 versehen, sodass sie eine Dicke D zwischen 100 und 1000 μm aufweisen. Der Träger 6 selbst ist aus einem isolierenden Kunststoff und bildet eine formstabile selbsttragende Platte.
Zwischen den Außenkontaktflächen 17 ist auf der Oberseite 5 des Trägers 6 eine Lötstoppschicht 18 angeordnet, welche die gesamte Oberfläche 5 bedeckt und nur die Außenkontaktflächen 17 freigibt, sodass auf ihnen beispielsweise ein zu stapelndes Halbleiterbauteil mit seinen flächenmontierbaren Außenkontakten aufgebracht werden kann.
Die 2 bis 13 zeigen prinzipielle Skizzen von Zwischenprodukten bei der Herstellung eines Kopplungssubstrats 3. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in 1, werden in den 2 bis 13 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Trägerstreifen 22. Der Trägerstreifen 22 weist mehrere Kopplungssubstratpositionen 21 auf, in denen Kopplungssubstrate auf dem Trägerstreifen 22 mit Hilfe der nachfolgenden Verfahrensschritte gebildet werden. Zwischen den Kopplungssubstratpositionen 21 weist der Trägerstreifen 22 langgestreckte Durchgangsöffnungen 23 mit Seitenkanten 8 und 9 auf. Zwischen den Seitenkanten 8 und 9 ergibt sich eine Breite b der Durchgangsöffnungen 23, die mindestens einer doppelten Länge l eines zu bildenden Flachleiteraußenkontaktes 12, wie er in 1 gezeigt wird, aufweist.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt des Trägerstreifens 22 gemäß 2. Die Dicke w dieses Trägerstreifens 22 liegt zwischen 80 und 200 μm und ist aus einem Kunststoffmaterial mit eingebetteten Glasfasern, die dem Trägerstreifen 22 eine Formstabilität verleihen. Die Durchgangsöffnungen 23 werden in diesen Trägerstreifen 22 mit einem Stanzwerkzeug oder mit einem Laser- oder Wasserstrahlschneidverfahren eingebracht.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen 22 der 2 mit aufgebrachter Metallfolie 33, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Diese Metallfolie 33 wird auf den Trägerstreifen 22 geklebt und erstreckt sich dabei über die Durchgangsöffnungen 23 des Trägers 6.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt des Trägerstreifens 22 der 4. Diese Struktur mit einem Trägerstreifen 22, der Durchgangsöffnungen 23 aufweist, die von einer Metallfolie 33 bedeckt wird, kann auch dadurch erreicht werden, dass ein metallkaschierter Trägerstreifen 22 zur Verfügung gestellt wird, der bereits eine Metallschicht aufweist, wobei die Durchgangsöffnungen 23 in dem Trägerstreifen 22 durch Abtragen des Trägermaterials in den Durchgangsöffnungen 23 erreicht wird. Dieser Abtrag kann durch Laserabtrag oder durch Trocken- oder Nassätzungen erreicht werden. Dabei wird die Metallabdeckung 33, welche die Durchgangsöffnungen 23 abdeckt nicht abgetragen oder beschädigt
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen 22 der 4 mit strukturierter Metallfolie 33. Wird anstelle einer Metallfolie 33 ein kupferkaschierter Trägerstreifen 22 eingesetzt, so kann auch diese Kupferkaschierung als Metallschicht 4 in gleicher Weise wie die hier eingesetzte Metallfolie 33 strukturiert werden. Charakteristisch für die Strukturierung ist, dass die Metallstruktur beispielsweise aus einer Kupferschicht Außenkontaktflächen 17 aufweist, die beispielsweise einen Lotball aufnehmen können und Leiterbahnen 20 besitzt, die auf der Oberseite 5 des Trägerstreifens 22 angeordnet sind.
Über die Durchgangsöffnungen 23 erstrecken sich nach der Strukturierung Metallbahnen 7, die zunächst genauso dünn sind wie die Metallfolie 33, bzw. die Metallschicht 4. Der Quer schnitt dieser Metallbahnen 7, die sich über die Durchgangsöffnung 23 erstrecken, kann jedoch in der Mitte durch Einkerben vermindert sein, sodass dort eine Sollbruchstelle entsteht. Beim Abwinkeln der Metallbahnen 7 über den Durchgangsöffnungen 23 in Richtung auf die Unterseite 10 des Trägerstreifens 22 werden die Metallbahnen mittig an der Sollbruchstelle zu abgewinkelten Metallbahnen 7 getrennt.
7 zeigt einen schematischen Querschnitt des Trägerstreifens 22 der 6. Da die Metallschicht 4 zwischenzeitlich strukturiert ist, ist sie nicht mehr durchgängig über die gesamte Oberfläche 5 des Trägerstreifens 22 wie in 5 platziert, sondern nur noch an den Stellen vorhanden, an denen Leiterbahnen 20 oder Außenkontaktflächen 17 vorgesehen sind.
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen 22 der 6 mit abgedeckter Metallstruktur 4 und abgewinkelten Metallbahnen 7. Die Breite der Metallbahnen 7 kann klein gewählt werden, sodass eine geringere Schrittweite für die Metallbahnen 7 möglich ist als die für Außenkontakte vorgesehene Schrittweite der Außenkontaktflächen 17. Die Kopplungssubstratpositionen 21 sind mit einer strukturierten Lötstoppschicht 18 abgedeckt, die einen Zugriff auf die Außenkontaktflächen 17 freilässt. Diese Lötstoppschicht 18 schützt die in 7 gezeigten Leiterbahnen 20 vor einem Benetzen durch Lötmaterial.
9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Trägerstreifen 22 gemäß 8. Der Querschnitt durch den Trägerstreifen 22 zeigt, dass die abgewinkelten Metallbahnen 7 eng an den Seitenkanten 8 und 9 der Durchgangsöffnungen 23 des Trägerstreifens 22 anliegen. Da die strukturierte Metall schicht 4 mit 2 bis 15 μm Dicke relativ instabil ist, werden die abgewinkelten Metallbahnen 7 von den Seitenkanten 8 und 9 des Trägerstreifens 22 gestützt. Sie bilden jedoch noch keinen selbsttragenden und formstabilen Flachleiteraußenkontakt.
10 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen 22 der 8 mit verstärkten formstabilen Flachleiteraußenkontakten 12. Während des Verdickens der Metallbahnen zu Flachleiteraußenkontakten 12 wird die strukturierte Metallschicht 4 von einer in 11 gezeigten Schutzschicht 32 auf der strukturierten Metallschicht 4, geschützt. Da die zu verdickenden Metallbahnen 7 bereits vereinzelt sind, sind auf der Oberseite 5 des Trägerstreifens 22 Kurzschlussleiterbahnstücke vorgesehen, die zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeätzt werden. Diese Kurzschlussleiterbahnstücke verbinden elektrisch sämtliche Metallbahnen 7 eines Trägerstreifens 22 und können gemeinsam an eine Kathode eines Galvanikbades angeschlossen werden, sodass sich das Anodenmaterial auf den Metallbahnen 7 abscheidet. Nach dem Abscheideprozess müssen diese Kurzschlussleiterbahnstücke entfernt, was einen zusätzlichen photolithographischen oder auch einen zusätzlichen Abtragsschritt mittels eines Lasers erfordert.
Bei einem alternativen Verfahren kann das vermieden werden, indem das Abkanten und Trennen der Metallbahnen 7, die sich über die Durchgangsöffnungen 23 des Trägerstreifens 22 erstrecken, erst vorgenommen wird, wenn bereits die Bereiche der Metallbahnen 7 gegenüber den normalen Leiterbahnen der Metallstruktur durch galvanisches Abscheiden verstärkt wurden. In diesem Fall entfällt das Vorsehen von Kurzschlussleiterbahnen auf der Oberseite 5 des Trägerstreifens 22 zwischen den Metallbahnen, da sie noch zusammenhängen. Jedoch sind dann Kurzschlussleiterbahnen zwischen den Außenkontaktflächen 17 erforderlich, die später zu entfernen sind.
11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Trägerstreifen 22 gemäß 10. Durch das Abscheiden der Metallbeschichtung 11 auf den abgewinkelten Metallbahnen 7 bei gleichzeitigem Schutz der Metallstruktur 4 durch die Schutzschicht 32 auf der Oberseite 5 des Trägerstreifens 22 werden die Metallbahnen 7 derart verstärkt, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte 12 einer Länge l bilden.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Trägerstreifen 22 der 10 nach einem Auftrennen desselben in einzelne Kopplungssubstrate 3.
13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch drei einzelne Kopplungssubstrate 3 gemäß 12. Mit diesem Kopplungssubstrat 3 können nun beliebige Stapel aus unterschiedlichen Halbleiterbauteilen zusammengebaut werden, wobei zwischen den Halbleiterbauteilen jeweils ein derartiges Kopplungssubstrat 3 vorzusehen ist.
14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbasisbauteil 26 für einen Halbleiterstapel mit Kopplungssubstrat 3. Das Kopplungssubstrat 3 bildet hier die Oberseite des Halbleiterbasisbauteils 26 und weist die gleiche Struktur auf, die schon in 1 gezeigt wurde. Das Halbleiterbasisbauteil 26 weist darüber hinaus ein Verdrahtungssubstrat 14 mit einer Oberseite 13 auf, die Kontaktanschlussflächen 29 in Randbereichen 30 und 31 aufweist. Auf diesen Kontaktanschlussflächen 29 ist das Kopplungssubstrat 3 mit seinen Flachleiteraußenkontakten 12 aufgelötet. Unter dem Kopplungssubstrat 3 ist bei diesem Halbleiterbasisbauteil 26 ein in eine Kunststoffmasse 35 eingebettetes Halbleiterchip 28 angeordnet. Dieser Halbleiterchip kann auch ein Halbleiterchip in Flip-Chip-Technik mit und ohne umgebende Kunststoffmasse sein. Der Halbleiterchip 28 ist mit dem Verdrahtungssubstrat 14 über Bondverbindungen 36 elektrisch verbunden.
Auf der Unterseite 27 des Verdrahtungssubstrats 14 sind Außenkontakte 15 auf Außenkontaktflächen 34 in Form von Lotbällen angeordnet. Diese Außenkontakte 15 stehen über Durchkontakte 37 sowohl mit den Kontaktflächen 38 des Halbleiterchips 28, als auch mit den Flachleiteraußenkontakten 12 des Kopplungssubstrats 3 elektrisch in Verbindung. Auf dieses Halbleiterbasisbauteil 26 können aufgrund des erfindungsgemäßen Kopplungssubstrats 3 oberflächenmontierbare Halbleiterbauteile mit unterschiedlichen Anordnungsmustern ihrer Außenkontakte angeordnet werden.
15 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterstapel 25 mit einem Kopplungssubstrat 3. Der Halbleiterstapel 25 weist ein Halbleiterbasisbauteil 26 auf, wie es bereits in 14 gezeigt wird, und auf den Außenkontaktflächen 17 des Kopplungssubstrates 3 ist ein gestapeltes Halbleiterbauteil 39, das einen internen Halbleiterchipstapel 40 aufweist, angeordnet. Dieser interne Halbleiterchipstapel 40 ist über Bondverbindungen 41 und 42 mit den Außenkontakten 16 des gestapelten Halbleiterbauteils 39 verbunden. Der interne Halbleiterchipstapel 40 mit den Bondverbindungen 41 und 42 ist in eine Kunststoffmasse 43 eines Kunststoffgehäuses 44 eingebettet. Das Kopplungssubstrat 3 verbindet somit die Kontaktflächen 38, 44, und 47 von drei Halbleiterchips 28, 48, und 49, und ermöglicht, dass die Außenkontakte 16 des gestapelten Halbleiterbauteil 39 als oberes Halbleiterbauteil 2 des Halbleiterbauteilstapels 39 über Außenkontaktflächen 17 des Kopplungssubstrats 3 mit Außenkontakten 15 des unteren Halbleiterbauteils 1 über die Flachleiteraußenkontakte 12 des Kopplungssubstrats 3 miteinander kommunizieren.

1: Halbleiterbauteil
2: Halbleiterbauteil
3: Kopplungssubstrat
4: Metallschicht
5: Oberseite
6: Träger
7: Metallbahnen
8: Seitenkante
9: Seitenkante
10: Unterseite
11: Metallbeschichtung
12: Flachleiteraußenkontakt
13: Oberseite eines Verdrahtungssubstrats
14: Verdrahtungssubstrat
15: Außenkontakt
16: Außenkontakt
17: Außenkontaktflächen des Kopplungssubstrats
18: Lötstoppschicht
19: Anordnungsmuster
20: Leiterbahn
21: Kopplungssubstratposition
22: Trägerstreifen
23: Durchgangsöffnung
24: Kopplungssubstratstreifen
25: Halbleitermodul
26: Halbleiterbasisbauteil
27: Unterseite des Verdrahtungssubstrats
28: Halbleiterchip
29: Kontaktanschlussflächen
30: Randbereich
31: Randbereich
32: Schutzschicht
33: Metallfolie
34: Außenkontaktfläche
35: Kunststoffmasse
36: Bondverbindung
37: Durchkontakt
38: Kontaktflächen des Halbleiterchips 28 des unteren Halbleiterbauteils 1
39: gestapeltes Halbleiterbauteil
40: Halbleiterchipstapel
41: Bondverbindung
42: Bondverbindung
43: Kunststoffmasse
44: Kunststoffgehäuse
46: Kontaktflächen des unteren Halbleiterchips des internen Halbleiterchipstapels 40
47: Kontaktflächen des oberen Halbleiterchips des internen Halbeiterchipstapels 40
48: unteres Halbleiterchip des oberen Halbleiterbauteils 2
49: oberes Halbleiterchip des oberen Halbleiterbauteils 2
b: Breite der Durchgangsöffnung
D: Dicke des Querschnitts
l: Länge der Flachleiteraußenkontakte

Claims

Kopplungssubstrat für Halbleiterbauteile (1, 2) mit einer strukturierten Metallschicht (4) auf der Oberseite (5) eines isolierenden Trägers (6), wobei Metallbahnen (7) der strukturierten Metallschicht (4) über die Seitenkanten (8, 9) des Trägers (6) hinausragen und rechtwinklig zur Oberseite (5) in Richtung auf die Unterseite (10) des Trägers (6) abgewinkelt sind und über die Unterseite (10) hinausragen, wobei die Metallbahnen (7) eine Metallbeschichtung (11) aufweisen und mit der Metallbeschichtung (11) eine derartige Dicke (D) des Querschnitts aufweisen, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) sind, über welche eine elektrische Kopplung des Kopplungssubstrats (3) mit einem Halbleiterbauteil (1), das unter dem Kopplungssubstrat (3) und innerhalb der Flachleiteraußenkontakte (12) anzuordnen ist, erfolgen soll.
Kopplungssubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungssubstrat (3) auf seiner Oberseite (5) Außenkontaktflächen (17) aufweist, die von einer Lötstoppschicht (18) umgeben sind, und ein Anordnungsmuster (19) für Außenkontakte (16) eines zu stapelnden weiteren Halbleiterbauteils (2) aufweisen.
Kopplungssubstrat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) über Leiterbahnen (20) der strukturierten Metallschicht (4) mit Außenkontaktflächen (17) auf der Ober seite (5) des Kopplungssubstrats (3) elektrisch in Verbindung stehen.
Kopplungssubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) und das Halbleiterbauteil (1) unter dem Kopplungssubstrat (3) auf der Oberseite (13) eines Verdrahtungssubstrats (14) angeordnet sein können.
Kopplungssubstrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungssubstrat (3) auf der Unterseite (10) des isolierenden Trägers (6) eine Verdrahtungsstruktur aufweist, durch die ein Halbleiterbauteil mit dem Kopplungssubstrat (3) an seiner Unterseite (10) so verbindbar ist, dass es von ihm getragen wird.
Anordnung eines Kopplungssubstrats nach einem der Ansprüche 1–5 in einem Halbleiterbasisbauteil (26), wobei das Halbleiterbasisbauteil (26) ein Verdrahtungssubstrat (14) mit Außenkontakten (15) des Halbleiterbasisbauteils (26) auf seiner Unterseite (27), mit einer Verdrahtungsstruktur mit einem Halbleiterbauteil (1) auf seiner Oberseite (13), und mit Kontaktanschlussflächen (29) auf Randbereichen (30, 31) der Oberseite (13) aufweist und wobei auf den Kontaktanschlussflächen (29) das Kopplungssubstrat (3) mit seinen Flachleiteraußenkontakten (12) angeschlossen ist, das auf seiner Oberseite (5) Außenkontaktflächen (17) für ein zu stapelndes weiteres Halbleiterbauteil (2) aufweist.
Anordnung aus einem Kopplungssubstrat nach Anspruch 5 und einem mit dem Kopplungssubstrat verbundenen Halbleiterbauteil, wobei das Kopplungssubstrat (3) Außenkontaktflächen (17) für ein zu stapelndes weiteres Halbleiterbauteil (2) auf seiner Oberseite (5) aufweist, und auf seiner Unterseite (10) die Verdrahtungsstruktur mit dem Halbleiterbauteil elektrisch verbunden ist, und über Durchkontakte und Verdrahtungsleitungen mit den Außenkontaktflächen (17) elektrisch in Verbindung steht, wobei Metallbahnen (7) mit den Außenkontaktflächen (17) elektrisch verbunden sind und über die Seitenkanten (8, 9) des Kopplungssubstrats (3) hinausragen und rechtwinklig zur Oberseite (5) in Richtung auf die Unterseite (10) des Kopplungssubstrats (3) abgewinkelt sind und über die Unterseite (10) hinausragen, wobei die Metallbahnen (7) eine Metallbeschichtung (11) aufweisen und mit der Metallbeschichtung (11) eine derartige Dicke (D) des Querschnitts aufweisen, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) sind.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil ein Halbleiterbauteil mit Flipchip-Kontakten ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil oberflächenmontierbare Außenkontakte (15) aufweist.
Kopplungssubstratstreifen mit in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Kopplungssubstratpositionen (21), mit einer strukturierten Metallschicht (4) auf der Oberseite (5) eines isolierenden Trägerstreifens (22), wobei Metallbahnen (7) der strukturierten Metallschicht (4) sich teilweise über Durchgangsöffnungen (23) in Seitenbereichen der Kopplungssubstratpositionen (21) erstrecken und rechtwinklig zur Oberseite (5) des Trägerstreifens (22) in Richtung auf die Unterseite (10) abgewinkelt sind und über die Unterseite (10) hinausragen, wobei die Metallbahnen (7) eine Metallbeschichtung (11) aufweisen und mit der Metallbeschichtung (11) eine derartige Dicke (D) des Querschnitts aufweisen, dass sie formstabile Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstratstreifens (24) an den Seitenrändern der Kopplungssubstratpositionen (21) sind.
Kopplungssubstratstreifen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungssubstratstreifen (24) in den Kopplungssubstratpositionen (21) auf seiner Oberseite (5) Außenkontaktflächen (17) aufweist, die von einer Lötstoppschicht (18) umgeben sind und ein Anordnungsmuster (19) für Außenkontakte (16) eines zu stapelnden weiteren Halbleiterbauteils (2) aufweist.
Kopplungssubstratstreifen nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) über Leiterbahnen (20) der strukturierten Metallschicht (4) mit Außenkontaktflächen (17) auf der Ober seite (5) des Kopplungssubstrats (3) in Verbindung stehen.
Kopplungssubstratstreifen nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungssubstratstreifen (24) auf der Unterseite (10) des isolierenden Trägerstreifens (22) in den Kopplungssubstratpositionen (21) Verdrahtungsstrukturen aufweist, durch die Halbleiterbauteile mit dem Kopplungssubstratstreifen (24) an seiner Unterseite (10) in den Kopplungssubstratpositionen (21) so verbindbar sind, dass sie von ihm getragen werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kopplungssubstratstreifens (24) mit mehreren Kopplungssubstratpositionen (21) für Halbleiterbauteile (1, 2) mit einer strukturierten Metallschicht (4) auf der Oberseite (5) eines isolierenden Trägerstreifens (22) und Metallbahnen (7) der strukturierten Metallschicht (4), die abgewinkelt über Seitenbereiche der Kopplungssubstratpositionen (21) des Trägerstreifens (22) hinausragen und eine formstabile Dickenverstärkung zur Bildung von Flachleiteraußenkontakten (12) der Kopplungssubstrate (3) des Kopplungssubstratstreifens (24) aufweisen, wobei das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines isolierenden Trägerstreifens (22) mit mehreren Kopplungssubstratpositionen (21); – Einbringen von Durchgangsöffnungen (23) in den Trägerstreifen (22) in Randbereichen der Kopplungssubstratpositionen, wobei die Breite (b) der Durchgangsöffnungen (23) mindestens der doppelten Länge (l) der zu bildenden Flachleiteraußenkontakte (12) aufweist; – Aufbringen einer Metallschicht auf den Trägerstreifen (22) unter Abdecken der Breite (b) der Durchgangsöffnungen (23); – Strukturieren der Metallschicht (4) unter Bilden von Außenkontaktflächen (17) auf der Oberseite (5) des isolierenden Trägerstreifens (22) und Metallbahnen (7), welche die Breite (b) der Durchgangsöffnungen (23) überspannen und in der Mitte der Durchgangsöffnungen (23) getrennt sind, sowie Leiterbahnen (20), welche die Metallbahnen (7) mit den Außenkontaktflächen (17) elektrisch verbinden, und Kurzschlussleiterbahnstücken, welche die Metallbahnen (7) des Trägerstreifens (22) kurzschließen; – Abwinkeln der Metallbahnen (7) in den Durchgangsöffnungen (23) in Richtung auf die Unterseite (10) des Trägerstreifens (22); – Abdecken der Metallstruktur mit einer Schutzschicht (32) auf der Oberseite (5) des Trägerstreifens (22) unter Freilassung der Metallbahnen (7); – Aufbringen einer dicken verstärkenden Metallbeschichtung (11) auf die Metallbahnen (7) unter Bilden von formstabilen Flachleiteraußenkontakten (12); – Entfernen der Schutzschicht (32) unter Freilegen der Kurzschlussleiterbahnstücke und Entfernen der Kurzschlussleiterbahnenstücke; – Entfernen der Schutzschicht (32) unter Freilegen der Außenkontaktflächen (17).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Durchgangsöffnungen (23) in den Trägerstreifen (22) mittels Stanztechnik erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen einer Metallschicht (4) auf den Trägerstreifen (22) mittels Aufkleben einer Metallfolie (33) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturieren der Metallschicht (4) mittels Fotolacktechnik erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotolack für den Strukturierungsschritt auch als Lötstoppschicht (18) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwinkeln der Metallbahnen (7) mittels Abkantwerkzeugen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen einer Metallbeschichtung (11) auf die Metallbahnen (7) des Trägerstreifens (22) in ein Galvanikbad getaucht und die Metallbahnen (7) über die Kurzschlussleiterbahnstücke mit einer Gleichstromelektrode des Galvanikbads verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das vor dem Entfernen der Schutzschicht (32) unter Freilegen der Kurzschlussleiterbahnstücke eine strukturierte Fotolackschicht unter Freilassen der Kurzschlussleiterbahnenstücke aufgebracht wird, die dann ätztechnisch entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem weiteren Fotolackschritt unter Einsatz von Polyamid, die Außenkontaktflächen (17) freigelegt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kopplungssubstrats (3) das nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Kopplungssubstratstreifens (24) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, und – Auftrennen des Kopplungssubstratstreifens (24) entlang der Zeilen und/oder der Spalten des Kopplungssubstratstreifens (24) zu einzelnen Kopplungssubstraten (3).
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbasisbauteils (26) für einen Stapel aus Halbleiterbauteilen (1, 2), das nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Kopplungssubstrats (3) gemäß Anspruch 23; – Herstellen eines Verdrahtungssubstrats (14) mit einem Halbleiterbauteil (1) auf seiner Oberseite (13) und Kontaktanschlussflächen (29) auf Randbereichen (30, 31) seiner Oberseite (13) sowie Außenkontaktflächen (34) mit Außenkontakten (15) auf seiner Unterseite (10); – Aufbringen des Kopplungssubstrats (3) auf das Verdrahtungssubstrat (14) unter Auflöten der Flachleiteraußenkontakte (12) des Kopplungssubstrats (3) auf die Kontaktanschlussflächen (29) des Verdrahtungssubstrats (14).
Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls (25) mit gestapelten Halbleiterbauteilen (2, 39), das nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Halbleiterbasisbauteils (26) gemäß Anspruch 24, und – Auflöten eines weiteren Halbleiterbauteils (2) mit seinen Außenkontakten (16) auf die Außenkontaktflächen (17) des Kopplungssubstrats (3) des Halbleiterbasisbauteils (26).