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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Modul mit Halbleiterbauteilgehäuse sowie
ein Verfahren zur Herstellung desselben. In dem Halbleiterbauteilgehäuse ist
mindestens ein Halbleiterchip auf einem Schaltungsträger angeordnet.
Der Halbleiterchip ist über
Verbindungselemente mit der Oberseite des Schaltungsträgers verbunden.
Dabei sind der Halbleiterchip, die Verbindungselemente und teilweise der
Schaltungsträger
in eine Kunststoffgehäusemasse
eingebettet.
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Die
flächige
Erstreckung derartiger Halbleiterbauteilgehäuse nimmt aufgrund der Komplexität integrierter
Schaltungen der Halbleiterchips, die in ihrer flächigen Erstreckung ebenfalls
wachsen, ständig zu.
Elektronische Module bestehen jedoch nicht nur aus Halbleiterbauteilgehäusen mit
entsprechend darin angeordneten Halbleiterchips, sondern weisen zusätzliche
diskrete Bauelemente in Form von aktiven und passiven Bauelementen
auf. Diese sind entweder auf einer übergeordneten Schaltungsplatine mit
dem Halbleiterbauteil angeordnet oder zusammen mit einem Halbleiterchip
in einem gemeinsamen Halbleiterbauteilgehäuse integriert, indem sie mit
in der Kunststoffgehäusemasse
eingebettet sind.
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Ein
solches Bauteil, bei dem das diskrete Bauelement zusammen mit dem
Halbleiterchip in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet ist, ist
beispielsweise aus der
DE
10 2004 036 909 A1 bekannt. Dieses Bauteil ist als Basisbauteil
für einen
Halbleiterbauteilstapel ausgelegt. Das Stapeln von Halbleiterbau teilen
betreffen auch die
DE
10 2004 010 614 A1 und die
US 6,407,448 B2 .
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Werden
die diskreten Bauelemente eines elektronischen Moduls zusätzlich auf
der übergeordneten
Schaltungsplatine angeordnet, so wächst mit zunehmender flächiger Erstreckung
der Halbleiterbauteilgehäuse
nachteilig der Platzbedarf auf der übergeordneten Schaltungsplatine.
Werden hingegen die passiven Bauelemente in eine gemeinsame Kunststoffgehäusemasse
des Halbleiterbauteilgehäuses
eingebettet, so nimmt der Raumbedarf des elektronischen Moduls zu
und ein Zugriff auf die eingebetteten diskreten Bauelemente ist
praktisch nach dem Einbetten in die Kunststoffgehäusemasse
nicht mehr möglich.
Auch individuelle Kundenwünsche
der Bestückung
eines elektronischen Moduls mit unterschiedlichen diskreten Bauelementen
können
dann für
den Kunden nicht bereitgestellt werden.
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Bei
einer Integration der diskreten Bauelemente auf einem gemeinsamen
Schaltungsträger
innerhalb eines Kunststoffgehäuses
ergibt sich ferner der Nachteil einer erschwerten Prozessführung. Werden
die diskreten Komponenten vor dem Verbinden des Halbleiterchips
mit dem Schaltungsträger
aufgebracht, so besteht eine Verschmutzungsgefahr beispielsweise
mit Flussmitteln für
die Kontaktflächen bzw.
Kontaktanschlussflächen.
Werden die diskreten Bauelemente nach dem Fixieren der Verbindungselemente
aufgebracht, so besteht die Gefahr der Beschädigung der Verbindungselemente
während
der Handhabung des Aufbringens und Auflötens der diskreten Bauelemente.
Schließlich
besteht ein weiterer Nachteil darin, dass defekt montierte und/oder
nicht funktionierende diskrete Bauelemente nicht mehr aus der Kunststoffgehäusemasse
entfernt oder innerhalb der Kunststoffgehäusemasse ersetzt werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein elektronisches Modul zu schaffen, bei
dem die zunehmende Erstreckung von Halbleiterbauteilgehäusen besser genutzt
wird und nicht zu einem erhöhten
Platzbedarf auf einer übergeordneten
Schaltungsplatine des elektronischen Moduls führt und dennoch ein Zugriff auf
diskrete Bauelemente des elektronischen Moduls auch nach Fertigstellung
des Halbleiterbauteilgehäuses
gewährleistet
ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Modul
bereitzustellen, bei dem kundenseitig Änderungen und Ergänzungen
der diskreten Bauelemente vorgenommen werden können, ohne dass kostspielige
neue geänderte
und entsprechend angepasste Elektronische Module beim Hersteller
zu entwickeln sind.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein
elektronisches Modul mit Halbleiterbauteilgehäuse und mindestens einem Halbleiterchip
und ein Verfahren zur Herstellung desselben geschaffen. Der Halbleiterchip
ist über
Verbindungselemente mit einer Oberseite eines Schaltungsträgers verbunden.
Dabei sind der Halbleiterchip, die Verbindungselemente und teilweise der
Schaltungsträger
in eine Kunststoffgehäusemasse
eingebettet. Auf der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses ist
eine in Flachleiterbahnen und Kontaktanschlussflächen strukturierte Metallplatte
vorgesehen. Dabei sind die Unterseiten der Flachleiterbahnen und
die der Kontaktanschlussflächen
in der Kunststoffgehäusemasse
eingebettet. Mindestens ein diskretes Bauelement ist auf der strukturierten Metallplatte
gestapelt.
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Die
Oberseiten der Kontaktanschlussflächen der strukturierten Metallplatte
sind hingegen in vorteilhafter Weise frei zugänglich. Somit hat dieses elektronische
Modul den Vorteil, dass die ständig wachsende
flächige
Erstreckung der Halbleiterbauteilgehäuse benutzt wird, um eine strukturierte
Metallplatte auf der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses anzuordnen.
Diese wird genutzt, um diskrete Bauelemente des elektronischen Moduls
darauf in der Weise zu fixieren, dass sie kundenspezifisch und/oder
kundenseitig auf der strukturierten Metallplatte angeordnet werden
können
und keinen zusätzlichen
Platzbedarf auf einem Chipträger
beanspruchen. Somit können
design- und kostengünstige Schaltungsträger eingesetzt
werden.
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Unter
flächiger
Erstreckung wird in diesem Zusammenhang eine zweidimensionale Erstreckung verstanden,
in der die Halbleiterchips trotz zunehmender Schaltungsdichte ständig wachsen.
Die Erfindung nutzt diese Tatsache und setzt das Halbleiterbauteilgehäuse bzw.
die Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses als zusätzliche
Bestückungsfläche für anzubringende
diskrete Bauelemente platzsparend ein.
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Weiterhin
ist bei dem erfindungsgemäßen elektronischen
Modul eine gute thermische Anbindung des Halbleiterchips an den
Schaltungsträger möglich. Ferner
ist der Aufbau kundenspezifischer passiver und aktiver Bauelemente
als diskrete Bauelemente auf den dafür zur Verfügung stehenden Kontaktanschlussflächen der
strukturierten Metallplatte in vorteilhafter Weise möglich. Schließlich kann
ein einfaches Auswechseln beschädigter
diskreter Bauelemente des elektronischen Moduls gewährleistet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die strukturierte Metallplatte an ihren Randseiten
abgewinkelte Flachleiter auf, die mit Kontaktanschlussflächen auf
der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses elektrisch in Verbindung
stehen und derart von der Oberseite aus in Richtung auf den Schaltungsträger abgewinkelt
sind, dass sich ihre freien Enden in Randbereichen der Oberseite
des Schaltungsträgers
abstützen.
Dazu ist es vorgesehen, dass die Randbereiche der Oberseite des Schaltungsträgers in
Anzahl und Anordnung Kontaktanschlussflächen aufweisen, die in Anzahl
und Anordnung den abgewinkelten Flachleitern der strukturierten
Metallplatte entsprechen.
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Diese
Konstruktion der strukturierten Metallplatte hat den Vorteil, dass
sie ähnlich
einem Flachleiterrahmen herkömmlicher
Bauart vorbereitet werden kann und mit dem Schaltungsträger über die
abgewinkelten Flachleiter nach Aufbringen des Halbleiterchips und
nach Verbinden des Halbleiterchips mit dem Schaltungsträger aufgebracht
werden kann. Die unstrukturierte Metallplatte schwebt dann über dem Halbleiterchip
mit seinen Verbindungselementen und stützt sich auf den abgewinkelten
Flachleitern ab. Die abgewinkelten Flachleiter bilden in vorteilhafter
Weise gleichzeitig Abstandshalter zwischen der Metallplatte und
dem Schaltungsträger,
wobei ein Abstand eingehalten wird, der größer ist als die Höhe des Halbleiterchips
mit Verbindungselementen über
der Oberseite des Schaltungsträgers.
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Vorzugsweise
sind die freien Enden der Flachleiter, die sich von der Halbleiterbauteilgehäuse-Oberseite
zu der Oberseite des Schaltungsträgers erstrecken, mit den Kontaktanschlussflächen im Randbereich
des Schaltungsträgers
stoffschlüssig verbunden.
Eine derartige stoffschlüssige
Verbindung kann durch Auflöten
der Flachleiterenden und/oder durch Aufkleben der Flachleiterenden
mittels eines Leitklebstoffs erreicht werden.
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Der
Zwischenraum zwischen der strukturierten Metallplatte und der Oberseite
des Schaltungsträgers
ist unter Einbetten des Halbleiterchips und der Verbindungselemente
mit einer Kunststoffgehäusemasse
aufgefüllt.
Dabei können
in einer Ausführungsform
der Erfindung die Flachleiter, die sich von der Halbleiterbauteilgehäuse-Oberseite
zu der Oberseite des Schaltungsträgers erstrecken, auf den Randseiten
des Halbleiterbauteilgehäuses
angeordnet sein. In diesem Fall liegen die Flachleiter sowie die
strukturierte Metallplatte auf der Kontur des Halbleiterbauteilgehäuses auf.
Die Außenabmessungen des
Halbleiterbauteilgehäuses
werden demnach von der strukturierten Metallplatte, dem Verlauf
der Außenflachleiter
auf den Randseiten des Halbleiterbauteilgehäuses und dem Schaltungsträger bestimmt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des elektronischen Moduls sind die Flachleiter, die sich von der
Halbleiterbauteilgehäuse-Oberseite
zu der Oberseite des Schaltungsträgers erstrecken, in die Kunststoffgehäusemasse
eingebettet. Dieses hat den Vorteil, dass durch die eingebetteten
Flachleiter die Verankerung der strukturierten Metallplatte auf
der Oberseite des Flachleitergehäuses
verbessert wird und außerdem
eine Isolation der Flachleiter geschaffen wird.
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Vorzugsweise
weist der Halbleiterchip Flipchipkontakte als Verbindungselemente
zu einer Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Schaltungsträgers auf.
Dazu sind entsprechend der Anzahl und Anordnung der Flipchipkontakte
auf der Verdrahtungsstruktur des Schaltungsträgers Kontaktanschlussflächen vorgesehen.
Die Flipchipkontakte sind mit diesen Kontaktanschlussflächen der
Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Schaltungsträgers elektrisch
verbunden. Diese Verbindung ist gleichzeitig auch eine mechanische
Fixierung. Dazu sind die Flipchipkontakte auf den Kontaktanschlussflächen entweder
gelötet
oder mit einem Leitkleber aufgebracht.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung sind die Verbindungselemente Bonddrähte, wobei über die
Bonddrähte
Kontaktflächen
des Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen der Verdrahtungsstruktur
des Schaltungsträgers
stoffschlüssig
verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform
der Er findung ist der Halbleiterchip mit seiner Rückseite auf
einer Chipkontaktfläche
der Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Schaltungsträgers stoffschlüssig verbunden
und die Bonddrähte
erstrecken sich von Kontaktflächen
in Randbereichen der Oberseite des Halbleiterchips zu entsprechenden
Kontaktanschlussflächen
im Randbereich der Oberseite des Schaltungsträgers. Die Bonddrahtlösung vergrößert gegenüber der
Flipchipkontaktlösung
die flächige
Erstreckung des Halbleiterbauteilgehäuses, da zusätzliche
Kontaktanschlussflächen
um den Halbleiterchip herum auf dem Schaltungsträger vorzusehen sind.
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Vorzugsweise
ist auf der strukturierten Metallplatte mindestens ein diskretes
Bauelement gestapelt, wobei die Elektroden des gestapelten Bauelements
mit den Kontaktanschlussflächen
der strukturierten Metallplatte auf dem Halbleiterbauteilgehäuse stoffschlüssig und
elektrisch leitend verbunden sein können. Als diskrete Bauelemente
können
auf der strukturierten Metallplatte Dioden, Transistoren, Triacs,
Tyristoren und/oder Varistoren gestapelt sein. Als passive Bauelemente
sind vorzugsweise Widerstände,
Kondensatoren oder induktive Bauelemente auf der strukturierten
Metallplatte angeordnet.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit Halbleiterbauteilgehäuse weist die
nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Schaltungsträger hergestellt,
wobei die Unterseite des Schaltungsträgers gleichzeitig auch die Unterseite
des elektronischen Moduls bildet. Außerdem werden Halbleiterchips
hergestellt und anschließend
wird der Schaltungsträger
mit mindestens einem Halbleiterchip bestückt. Dabei und/oder danach werden
Verbindungen zu einem Teil der Kontaktanschlussflächen über Verbindungselemente
zwischen dem Halbleiterchip und dem Schaltungsträgers ge schaffen. Ferner wird
eine Metallplatte mit an den Randseiten abgewinkelten Flachleitern
hergestellt. Danach erfolgt ein freistehendes Überdecken des Halbleiterchips
mit Verbindungselementen mittels der Metallplatte unter stoffschlüssigem Verbinden
der freien Enden der abgewinkelten Flachleiter mit Kontaktanschlussflächen in
Randbereichen des Schaltungsträgers.
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Nachdem
somit die Metallplatte über
dem Halbleiterchip mit Verbindungselementen fixiert ist, wird der
Zwischenraum zwischen der Metallplatte und der Oberseite des Schaltungsträgers unter
Einbringen einer Kunststoffgehäusemasse
und unter Einbetten des Halbleiterchips mit den Verbindungselementen
in eine Kunststoffgehäusemasse
aufgefüllt und
ein Halbleiterbauteilgehäuse
unter Freilassen einer Oberseite der Metallplatte fertiggestellt.
Dabei wird die Unterseite der Metallplatte von der Kunststoffgehäusemasse
benetzt. Verunreinigungen der Oberseite der Metallplatte durch die
Kunststoffgehäusemasse
können
auch noch nachträglich
entfernt werden. Anschließend
wird die Metallplatte auf der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses in
Flachleiterbahnen und Kontaktanschlussflächen strukturiert.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass zunächst parallel sowohl der Schaltungsträger als
auch die Halbleiterchips und die Metallplatte mit abgewinkelten
Flachleitern auf ihren Randseiten fertiggestellt werden können, bevor
diese drei Hauptkomponenten ohne Einbringen einer Kunststoffgehäusemasse
miteinander fixiert werden. Das Einbringen der Kunststoffgehäusemasse
zwischen der noch nicht strukturierten Metallplatte und der Oberseite
des Schaltungsträgers
kann durch Dispensen und/oder durch Molden und/oder durch Aufbringen
einer Folie aus Kunststoffgehäusemasse
erfolgen.
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Beim
Herstellen des Schaltungsträgers
kann eine Verdrahtungsstruktur sowohl auf der Oberseite des Schaltungsträgers als
auch eine weitere Verdrahtungsstruktur auf der Unterseite des Schaltungsträgers angeordnet
werden. Dazu wird die Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite mit
Kontaktanschlussflächen
für Verbindungselemente
zu dem Halbleiterchip und mit Kontaktanschlussflächen in Randbereichen der Oberseite
des Schaltungsträgers für das Anbringen
von Flachleitern zum Stützen
der Metallplatte ausgestattet. Die Kontaktanschlussflächen der
strukturierten Metallplatte sind dann über Flachleiterbahnen mit den
Durchkontakten durch den Schaltungsträger elektrisch verbunden, wobei
auf der Unterseite Außenkontaktflächen für das elektronische
Modul vorgesehen werden, die über
Leiterbahnen der Verdrahtungsstruktur der Unterseite mit den Durchkontakten
elektrisch in Verbindung stehen.
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Dieses
Herstellungsverfahren des Schaltungsträgers hat den Vorteil, dass
eine Verbindung von den Kontaktflächen auf der strukturierten
Metallplatte auf der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses mit
Außenkontaktflächen auf
der Unterseite des elektronischen Moduls fertigungstechnisch kostengünstig hergestellt
werden kann.
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Zur
Herstellung eines Halbleiterchips wird zunächst eine Vielzahl von Halbleiterchippositionen eines
Halbleiterwafers mit der Struktur des Halbleiterchips versehen und
anschließend
der Halbleiterwafer in einzelne Halbleiterchips aufgetrennt. Mit
diesem Verfahren entsteht parallel eine Vielzahl von Halbleiterchips,
die anschließend
für ein
erfindungsgemäßes elektronisches
Modul eingesetzt werden können.
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Bei
einem weiteren Durchführungsbeispiel des
Verfahrens wird beim Bestücken
des Schaltungsträgers
mit dem Halbleiterchip ein Halbleiterchip mit Flipchipkontakten
als Verbindungselemente auf Kontaktanschlussflächen der Verdrahtungsstruktur
gelötet.
Dieses Löten
kann ein Diffusionslöten sein
oder ein Auflöten
mit Hilfe eines Weichlotes bedeuten. Ferner ist es auch möglich, eine
elektrische Verbindung zu den Kontaktflächen der Verdrahtungsstruktur
auf dem Schaltungsträger
zu schaffen, indem ein Leitklebstoff eingesetzt wird.
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In
einem alternativen Verfahren wird beim Bestücken des Schaltungsträgers mit
dem Halbleiterchip der Halbleiterchip mit seiner Rückseite
auf einer Chipfläche
der Verdrahtungsstruktur fixiert und anschließend werden Kontaktflächen der
Oberseite des Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen der Oberseite
des Schaltungsträgers über Bonddrähte als
Verbindungselemente elektrisch verbunden. Je nachdem, ob ein Halbleiterchip
mit Flipchipkontakten und/oder ein Halbleiterchip für Bonddrähte vorgesehen
wird, sind entsprechend die Kontaktanschlussflächen auf dem Schaltungsträger entweder
unterhalb des Halbleiterchips und/oder rund um den Halbleiterchip
auf der Oberseite des Schaltungsträgers vorzubereiten.
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Zum
Herstellen einer Metallplatte mit an den Randseiten abgewinkelten
Flachleitern wird vorzugsweise ein Stanzbiegeverfahren eingesetzt.
Bei einem derartigen Stanzbiegeverfahren werden aus einer großflächigen Metallplatte
die für
das elektronische Modul erforderlichen Metallplatten mit Flachleitern herausgestanzt
und gleichzeitig werden die Flachleiter an den Randseiten der Metallplatte
abgewinkelt.
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Bei
einem alternativen Verfahren werden zum Herstellen einer Metallplatte
mit an den Randseiten abgewinkelten Flachleitern zunächst ein Ätzverfahren
und anschließend
ein Abwinklungsvorgang der Flachleiter eingesetzt. Zum freistehenden Überdecken
des Halbleiterchips mit Verbindungselementen mittels der Metallplatte
ist die Metallplatte an den freien Enden der abgewinkelten Flachleiter äußerst präzise in
Relation zu den vorbereiteten Kontaktanschlussflächen der Verdrahtungsstruktur
auf der Oberseite des Schaltungsträgers zu justieren, so dass
anschließend
eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen freien Enden der Flachleiter und den Kontaktanschlussflächen der
Verdrahtungsstruktur hergestellt werden kann. Auch in diesem Fall
können entweder
Lottechniken oder Klebetechniken mit einem Leitklebstoff diese stoffschlüssige Verbindung herstellen.
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In
einem weiteren Durchführungsbeispiel des
Verfahrens ist es vorgesehen, dass beim Einbringen der Kunststoffgehäusemasse
zwischen Metallplatte und Schaltungsträger die abgewinkelten Flachleiter
der Metallplatte in die Kunststoffgehäusemasse mit eingebettet werden.
Der Vorteil einer derartigen Einbettung der stützenden Flachleiter in die
Kunststoffgehäusemasse
wurde bereits oben erörtert,
so dass sich eine erneute Diskussion erübrigt.
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Zum
Strukturieren der Metallplatte auf der Oberseite des Halbleiterbauteilgehäuses wird
die Metallplatte photolithographisch oder drucktechnisch mit einer
Schutzlackstruktur beschichtet und anschließend nasschemisch- oder trockengeätzt. Nach dem Ätzen wird
der Schutzlack von der nun strukturierten Metallplatte mit Flachleiterbahnen
und Kontaktanschlussflächen
für ein
Aufbringen von Elektroden des zu stapelnden Bauelements entfernt.
Anstelle des Ätzens
kann auch ein Laserablationsverfahren eingesetzt werden.
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Kundenseitig
oder kundenspezifisch können auf
der strukturierten Metallplatte diskrete Bauelemente unter stoffschlüssigem Verbinden
der Elektroden des Bauelements mit den Kontaktanschlussflächen der
strukturierten Metallplatte gestapelt werden. Zum Stapeln auf der
strukturierten Metallplatte können
diskrete aktive Bauelemente, wie Dioden, Transistoren, Triacs, Tyristoren
und/oder Varistoren aufgebracht werden. Außerdem ist es möglich, auf
der strukturierten Metallplatte diskrete passive Bauelemente, wie
Widerstände,
Kondensatoren oder induktive Bauelemente einzusetzen. Die Wahl der
diskreten Bauelemente kann kundenspezifisch erfolgen und/oder direkt
beim Kunden vorgenommen werden, um das elektronische Modul zu komplettieren.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 bis 10 zeigen
schematische Ansichten von Komponenten beim Herstellen eines elektronischen
Moduls einer Ausführungsform
der Erfindung;
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf einen Schaltungsträger, der
mit einem Halbleiterchip bestückt
ist;
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Schaltungsträger gemäß 1, entlang
der Schnittebene A-A;
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf den Schaltungsträger der 1 nach
Aufbringen einer Metallplatte;
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Schaltungsträger gemäß 3 entlang
der Schnittebene A-A;
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5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauteilgehäuse vor
einem Strukturieren der Metallplatte;
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6 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteilgehäuse gemäß 5 entlang
der Schnittebene A-A;
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7 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das Halbleiterbauteilgehäuse gemäß 6 nach Strukturieren
der Metallplatte;
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8 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteilgehäuse gemäß 7 entlang
der Schnittebene A-A;
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9 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das elektronische Modul gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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10 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das elektronische Modul gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung entlang der Schnittebene A-A der 9.
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Die 1 bis 10 zeigen
schematische Ansichten von Komponenten beim Herstellen eines elektronischen
Moduls 1 einer Ausführungsform
der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen werden in den
nachfolgenden 1 bis 10 mit glei chen
Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht wiederholt erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf einen Schaltungsträger 8,
der mit einem Halbleiterchip 7 bestückt ist. Der Halbleiterchip 7 ist
im Zentrum der Oberseite 11 des Schaltungsträgers 8 angeordnet,
während
auf den Randbereichen 35, 36, 37 und 38 der
Oberseite 11 des Schaltungsträgers 8 Kontaktanschlussflächen 40 angeordnet
sind.
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Schaltungsträger 8 gemäß 1 entlang
der Schnittlinie A-A.
Der Halbleiterchip 7 im Zentrum des Schaltungsträgers 8 weist
eine Rückseite 41 und
eine Oberseite 42 auf. Die Oberseite 42 besitzt
Kontaktflächen 34,
auf denen als Verbindungselemente 9 zum Schaltungsträger 8 Flipchipkontakte 33 angeordnet
sind. Diese Flipchipkontakte 33 sind stoffschlüssig mit
Kontaktanschlussflächen 28 einer
Verdrahtungsstruktur 10 auf der Oberseite 11 des
Schaltungsträgers 8 verbunden.
Die Verdrahtungsstruktur 10 weist Leiterbahnen 43 auf,
welche die Kontaktanschlussflächen 28 für die Flipchipkontakte 33 mit
Durchkontakten 13 durch den Schaltungsträger 8 verbinden,
wobei auf der Unterseite 15 des Schaltungsträgers 8 eine
weitere Verdrahtungsstruktur 46 angeordnet ist, welche
Außenkontaktflächen 14 auf
der Unterseite 16 des Halbleiterbauteilgehäuses mit
den Durchkontakten 13 verbindet, so dass die Flipchipkontakte 33 des
Halbleiterchips 7 mit den Außenkontaktflächen 14 elektrisch
in Verbindung stehen. Die auf den Randbereichen 35 bis 38 des
Schaltungsträgers 8 angeordneten
Kontaktanschlussflächen 40 sind über Durchkontakte 13 ebenfalls
auf der Unterseite 15 des Schaltungsträgers 8 mit entsprechenden
Außenkontaktflächen 14 elektrisch
verbunden.
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3 zeigt
eine schematische Draufsicht auf den Schaltungsträger 8 der 1 nach
Aufbringen einer Metallplatte 20. Diese Metallplatte 20 weist auf
ihren Randseiten 22, 23, 24 und 25 abgewinkelte Flachleiter 26 auf,
welche auf den Kontaktanschlussflächen 40 in den Randbereichen 35 bis 38 des Schaltungsträgers 8 mit
ihren freien Enden 27 verbunden sind. Durch die abgewinkelten
Flachleiter 26 wird erreicht, dass die Metallplatte 20 den
darunter angeordneten Halbleiterchip 7 unter Ausbildung
eines Zwischenraums 44 zwischen der Metallplatte 20 und
der Oberseite 11 des Schaltungsträgers 8 beabstandet
abdeckt.
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Schaltungsträger 8 gemäß 3 entlang
der Schnittebene A-A.
Die von den abgewinkelten Flachleitern 26 gestützte Metallplatte 20 deckt den
Halbleiterchip 7 ab, wobei ein Zwischenraum 44 zwischen
der Rückseite 41 des
Halbleiterchips 7 und der Abschirmplatte 20 vorgesehen
ist, so dass die Abschirmplatte 20 den Halbleiterchip 7 nicht
berührt. Die
freien Enden 27 der abgewinkelten Flachleiter 26 sind
auf den Kontaktanschlussflächen 40 auf
der Oberseite 11 des Schaltungsträgers 8 aufgelötet. Somit
stützen
die Flachleiter 26 die freitragende Metallplatte 20 oberhalb
des Halbleiterchips 7. Da die abgewinkelten Flachleiter 26 Abstände voneinander aufweisen,
bleiben zwischen den Flachleitern 26 genügend Zwischenräume, durch
die eine Kunststoffgehäusemasse
zum Auffüllen
des Zwischenraums 44 eingebracht werden kann.
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5 zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauteilgehäuse 2 vor
einem Strukturieren der Metallplatte 20. Das Halbleiterbauteilgehäuse 2 weist
eine Kunststoffgehäusemasse 12 auf, welche
den Halbleiterchip mit seinen Flipchipkontakten und die abgewinkelten
Flachleiter 26 der Me tallplatte 20 einbettet,
so dass auf der Oberseite 17 des Halbleiterbauteilgehäuses 2 lediglich
die Oberseite 39 der Halbleiterplatte 20 frei
von Kunststoffgehäusemasse
bleibt. Die Randseiten 29, 30, 31 und 32 des Kunststoffgehäuses sind
in dieser Ausführungsform der
Erfindung leicht angewinkelt, so dass auch die nicht sichtbaren
Kontaktanschlussflächen 40 und
die abgewinkelten Bereiche der Flachleiter 26 von Kunststoffgehäusemasse 12 bedeckt
sind.
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6 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteilgehäuse 2 gemäß 5 entlang
der Schnittlinie A-A. 6 zeigt, dass der Zwischenraum 44 zwischen
der Metallplatte 20 und der Oberseite 11 des Schaltungsträgers 8 vollständig mit
Kunststoffgehäusemasse 12 über die
abgewinkelten Flachleiter 26 hinaus reicht, so dass auch
die freien Enden 27 der abgewinkelten Flachleiter 26 auf
den Kontaktanschlussflächen 40 von
der Kunststoffgehäusemasse 12 eingehüllt sind.
Die Unterseite 49 der Metallplatte 20 wird dabei
von der Kunststoffgehäusemasse 12 benetzt.
Die Oberseite 39 der Metallplatte 20 ist jedoch
frei von Kunststoffgehäusemasse 12,
so dass nun die Metallplatte 20 strukturiert werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist die Kontur 45 des Halbleiterbauteilgehäuses 2 dem
Verlauf der abgewinkelten Flachleiter 26 angepasst, so
dass die Flachleiter 26 auf den Randseiten 29, 30, 31 und 32 des
Halbleiterbauteilgehäuses 2 frei
zugänglich
sind.
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7 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das Halbleiterbauteilgehäuse 2 gemäß 6 nach
Strukturieren der Metallplatte 20. Durch das Strukturieren
der Metallplatte 20 entstehen auf der Oberseite 17 des
Halbleiterbauteilgehäuses 2 Flachleiterbahnen 18,
die mit den abgewinkelten Flachleitern 26 verbunden sind
und Kontaktanschlussflächen 19,
die derart angeordnet sind, dass zwischen ihnen diskrete Halbleiterbauteile
angeordnet werden können,
wobei die Elektroden dieser diskreten Halbleiterbauteile auf den
Kontaktanschlussflächen 19 elektrisch
leitend fixiert werden können.
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8 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteilgehäuse 2 gemäß 7 entlang
der Schnittebene A-A. Wie dieser Querschnitt zeigt, sind die Unterseiten 47 der
Flachleiterbahnen 18 und die Unterseiten 48 der
Kontaktanschlussflächen 19 in
die Kunststoffgehäusemasse 12 eingebettet,
während
die Oberseiten und Randseiten frei von Kunststoff sind. Zwischen
den Kontaktanschlussflächen 19 können nun
diskrete Bauelemente auf der Oberseite 17 des Halbleiterbauteilgehäuses 2 angeordnet
bzw. gestapelt werden.
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9 zeigt
eine schematische Draufsicht auf das elektronische Modul 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Auf der strukturierten Metallplatte 20 sind
nun zwischen den Kontaktanschlussflächen 19 gestapelte
Bauelemente 3, 4, 5 und 6 mit
ihren Elektroden 21 angeordnet. Außerdem verbinden Leiterbahnen 18 die
Kontaktanschlussflächen 19 teilweise
untereinander und teilweise mit den abgewinkelten Flachleitern 26.
Ferner stehen die Flachleiter 26 mit den Kontaktanschlussflächen 19 elektrisch
in Verbindung.
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10 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch das elektronische Modul 1 gemäß der Ausführungsform
der Erfindung entlang der Schnittebene A-A der 9.
Durch das Strukturieren der Metallplatte 20 auf der Oberseite 17 des
Halbleiterbauteilgehäuses 2 ist
die Oberseite 17 zwischen den Kontaktanschlussflächen 19 um
die Dicke d der Metallplatte 20 gegenüber dem umgebenden Rand der Oberseite 17 des
Halbleiterbauteilgehäuses 2 abgesenkt.
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Die
Vorteile eines derartigen elektronischen Moduls wurden bereits oben
im Detail erörtert,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen diese Vorteile nicht noch
einmal aufgegriffen werden.
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- 1
- elektronisches
Modul
- 2
- Halbleiterbauteilgehäuse
- 3
- Bauelement
- 4
- gestapeltes
Bauelement
- 5
- gestapeltes
Bauelement
- 6
- gestapeltes
Bauelement
- 7
- Halbleiterchip
- 8
- Schaltungsträger
- 9
- Verbindungselement
- 10
- Verdrahtungsstruktur
der Oberseite des Schaltungsträgers
- 11
- Oberseite
des Schaltungsträgers
- 12
- Kunststoffgehäusemasse
- 13
- Durchkontakt
- 14
- Außenkontaktfläche
- 15
- Unterseite
des Schaltungsträgers
- 16
- Unterseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 17
- Oberseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 18
- Flachleiterbahn
- 19
- Kontaktanschlussfläche der
Metallplatte
- 20
- Metallplatte
- 21
- Elektrode
- 22
- Randseite
der Metallplatte
- 23
- Randseite
der Metallplatte
- 24
- Randseite
der Metallplatte
- 25
- Randseite
der Metallplatte
- 26
- Flachleiter
- 27
- freies
Ende des Flachleiters
- 28
- Kontaktanschlussfläche des
Schaltungsträgers
- 29
- Randseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 30
- Randseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 31
- Randseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 32
- Randseite
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 33
- Flipchipkontakte
- 34
- Kontaktfläche des
Halbleiterchips
- 35
- Randbereich
des Schaltungsträgers
- 36
- Randbereich
des Schaltungsträgers
- 37
- Randbereich
des Schaltungsträgers
- 38
- Randbereich
des Schaltungsträgers
- 39
- Oberseite
der Metallplatte
- 40
- Kontaktanschlussfläche für Flachleiter
- 41
- Rückseite
des Halbleiterchips
- 42
- Oberseite
des Halbleiterchips
- 43
- Leiterbahnen
- 44
- Zwischenraum
- 45
- Kontur
des Halbleiterbauteilgehäuses
- 46
- Verdrahtungsstruktur
der Unterseite des
-
- Schaltungsträgers
- 47
- Unterseite
einer Flachleiterbahn
- 48
- Unterseite
einer Kontaktanschlussfläche
- 49
- Unterseite
einer Metallplatte
- d
- Dicke
der Metallplatte