DE102006049257A1

DE102006049257A1 - Elektrisches Bauelement mit Umhüllung

Info

Publication number: DE102006049257A1
Application number: DE102006049257A
Authority: DE
Inventors: Frieder Haag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Bauelement (10) mit wenigstens einem ersten Halbleitersubstrat (20) mit einer ersten Seite (30), an der wenigstens ein erstes Kontaktmittel (40) angeordnet ist, wobei das elektrische Bauelement (10) wenigstens an einem Teil der ersten Seite (30) des ersten Halbleitersubstrats (20) eine nichtleitende Umhüllung (50) aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die Umhüllung (50) im Bereich des ersten Kontaktmittels (40) eine Ausnehmung (60) aufweist, derart, daß das erste Kontaktmittel (40) des elektrischen Bauelements (10) von außen elektrisch kontaktierbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Bauelement mit wenigstens einem ersten Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite an der wenigstens ein erstes Kontaktmittel angeordnet ist, wobei das elektrische Bauelement wenigstens an einem Teil der ersten Seite des ersten Halbleitersubstrats eine nichtleitende Umhüllung aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind mikromechanische Sensoren bekannt. Diese bestehen oftmals aus zwei Chips, von denen einer mikromechanische Strukturen und der andere elektronische Auswerteschaltungen aufweist. Die beiden Chips sind meist nebeneinander auf einem Trägerstreifen (engl. Leadframe) angeordnet, und in einem Gehäuse zu einem kompletten Bauelement verpackt. Dabei hat das Gehäuse einen verhältnismäßig großen Anteil an der Grundfläche des Bauelements und seinem Volumen. Seitlich aus dem Gehäuse herausragende elektrische Anschlußstifte vergrößern die Grundfläche des Bauelements zusätzlich. Es ist weiter bekannt, elektrische Bauelemente zu fertigen, bei denen zwei oder mehr Chips übereinander angeordnet, gestapelt sind. Die Chips sind dazu auf einem Träger angeordnet, der auch Kontaktmittel zur äußeren Kontaktierung aufweist. Die Grundfläche solcher Bauelemente ist von der Grundfläche des größten Chips bestimmt. Die gestapelten Chips sind aufeinander angeordnet und miteinander mittels Kontaktdrähten oder dazwischen angeordneten weiteren Trägern mit Verdrahtung miteinander elektrisch verbunden.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Bauelement mit wenigstens einem ersten Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite an der wenigstens ein erstes Kontaktmittel angeordnet ist, wobei das elektrische Bauelement wenigstens an einem Teil der ersten Seite des ersten Halbleitersubstrats eine nichtleitende Umhüllung aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß die Umhüllung im Bereich des ersten Kontaktmittels eine Ausnehmung aufweist, derart, daß das erste Kontaktmittel des elektrischen Bauelements von außen elektrisch kontaktierbar ist. Vorteilhaft ist der erste Chip durch die Umhüllung verpackt und dennoch an seiner ersten Seite mit elektrischen ersten Kontaktmitteln versehen, mittels welcher er direkt von außen elektrisch kontaktierbar ist. Besonders vorteilhaft ist die Umhüllung als Vergußmasse, insbesondere als Spritzgußumhüllung, beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt. Die Ausnehmungen können dann durch die Gußform schon bei der Fertigung der Umhüllung vorgesehen werden. Durch die Anordnung der Kontaktmittel an der Oberseite des Halbleitersubstrats entfallen die seitlich angeordneten Kontaktstifte und somit verringert sich die Grundfläche des elektrischen Bauelements. Durch die Anordnung der Kontaktmittel an der Oberseite des Halbleitersubstrats kann auch der Trägerstreifen unter dem Substrat entfallen und somit verringert sich die Bauhöhe des elektrischen Bauelements.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements sieht vor, daß das erste Kontaktmittel eine äußere Oberfläche des elektrischen Bauelements bildet. Vorteilhaft kann so das Kontaktmittel direkt von außen kontaktiert werden.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß wenigstens Teile des ersten Kontaktmittels und wenigstens ein daran angrenzender Bereich der Umhüllung an einer äußeren Oberfläche eine Metallisierung aufweisen. Vorteilhaft kann so eine eigene Kontaktierungsmöglichkeit oder eine Verdrahtungsebene mit Leiterbahnen vorgesehen sein. Vorteilhaft kann hierdurch auch eine Abschirmung des Bauelements realisiert sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements sieht vor, daß auf der Metallisierung, insbesondere in einem Bereich der Ausnehmung, eine Lotperle vorgesehen ist. Vorteilhaft kann so das Bauelement auf einem Träger wie einer Leiterplatte oder ähnlichem leicht befestigt und elektrisch kontaktiert werden.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements sieht vor, daß die Metallisierung auf der äußeren Oberfläche der Umhüllung eine Lötfläche aufweist. Vorteilhaft kann an einer solchen Lötfläche leicht eine äußere elektrische Kontaktverbindung hergestellt werden.
Vorteilhaft ist auch, daß das elektrische Bauelement wenigstens ein zweites Halbleitersubstrat aufweist, welches insbesondere an der ersten Seite des ersten Halbleitersubstrats angeordnet ist. Vorteilhaft können die zwei Substrate einen Mikromechanischen Sensor und dessen Auswerteschaltung beinhalten. Besonders vorteilhaft sind die beiden Halbleitersubstrate aufeinander gestapelt, wodurch die Grundfläche des elektrischen Bauelements möglichst klein ausfällt.
Vorteilhaft ist auch, daß die Umhüllung das zweite Halbleitersubstrat umgibt, daß das zweite Halbleitersubstrat wenigstens ein zweites Kontaktmittel aufweist und die Umhüllung im Bereich des zweiten Kontaktmittels eine Ausnehmung aufweist, derart, daß das zweite Kontaktmittel des elektrischen Bauelements von außen elektrisch kontaktierbar ist.
Vorteilhaft ist dabei auch, daß das erste Kontaktmittel und das zweite Kontaktmittel mittels der Metallisierung in elektrischer Verbindung stehen. Vorteilhaft können so die beiden Halbleitersubstrate elektrisch miteinander verbunden sein, ohne dazwischen Drahtverbindungen oder eine Leiterbahnebene vorzusehen, wodurch wiederum Kosten und Volumen des elektrischen Bauelements gespart werden.
Zeichnung
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements,
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements,
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements, und
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren beispielhaft dargestellt und nachfolgend beschrieben.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements 10. Dargestellt ist ein mikromechanischer Sensor mit einem Trägerstreifen (leadframe) 5, auf dem auf einer ersten Seite ein erstes Halbleitersubstrat 20 mit einer Auswerteschaltung (ASIC), und ein zweites Halbleitersubstrat 100 mit einem mikromechanischen Sensorelement nebeneinander angeordnet sind. Das erste und zweite Halbleitersubstrat 20, 100 sind mittels Bonddrähten 15 miteinander elektrisch verbunden. Die beschriebene Anordnung ist an der ersten Seite des Trägerstreifens 5 mit einer Umhüllung 50 versehen, die beispielsweise ein Spritzgußgehäuse sein kann. Insbesondere ist das erste Halbleitersubstrat 20 an einer ersten Seite 30 mittels der Umhüllung 50 verpackt. Das erste Halbleitersubstrat 20 weist an einer ersten Seite 30 erste Kontaktmittel 40, also elektrische Anschlüsse auf. Die Umhüllung 50 weist im Bereich der ersten Kontaktmittel 40 Ausnehmungen 60 auf, sodaß die ersten Kontaktmittel 40 von außen zugänglich sind und einen Teil einer äußeren Oberfläche des elektrischen Bauelements 10 bilden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements. In dieser und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ist kein Trägersteifen vorgesehen. Dargestellt ist ein elektrisches Bauelement 10 mit einem ersten Halbleitersubstrat 20, an dessen erster Seite 30 erste Kontaktmittel 40 angeordnet sind. Weiterhin ist an der ersten Seite 30 auch ein zweites Halbleitersubstrat 100 angeordnet, mit einer der ersten Seite 40 gegenüberliegenden Seite, an der zweite Kontaktmittel 140 angeordnet sind. Das elektrische Bauelement weist an der ersten Seite 30 eine isolierende Umhüllung 50 auf, welche auch das zweite Halbleitersubstrat 100 umgibt. Die isolierende Umhüllung 30 weist in den Bereichen der ersten und zweiten Kontaktmittel 40, 140 Ausnehmungen 60 auf, sodaß diese von außen elektrisch zugänglich sind. An einer äußeren Oberfläche der Umhüllung 50 und an einer äußeren Oberfläche der ersten und zweiten Kontaktmittel 40, 140 ist eine Metallisierung 70 angeordnet, mittels der wenigstens einige erste und zweite Kontaktmittel 40, 140 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Somit stehen das erste und das zweite Halbleitersubstrat, bzw. aktive Strukturen darauf, miteinander in elektrischer Verbindung ohne daß Bonddrähte vorgesehen sind. Die Metallisierung 70 dient somit der Kontaktierung der beiden Halbleitersubstrate 20, 100 untereinander. Die ersten und zweiten Kontaktmittel 40, 140 können jedoch auch direkt oder mittels der Metallisierung 70 von außen kontaktiert werden.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements. Im Unterschied zu der in der 2 beschriebenen Ausführungsform fehlen hier zweite Kontaktmittel. Stattdessen sind die beiden Halbleitersubstrate 20, 100 mittels Bonddrähten 15 elektrisch miteinander verbunden. An der äußeren Oberfläche der Umhüllung 50 im Bereich der Ausnehmungen 60 und an der äußeren Oberfläche der ersten Kontaktmittel 40 ist die Metallisierung 70 angeordnet. Darauf wiederum sind Lotperlen 80 angeordnet, welche die Ausnehmungen 60 ausfüllen. Die Lotperlen 80 sind geeignet, daß elektrische Bauelement 10 extern zu kontaktieren, beispielsweise auf einer Leiterplatte elektrisch leitend zu befestigen.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauelements. Im Unterschied zu der in der 2 beschriebenen Ausführungsform fehlen hier Lotperlen. Die Metallisierung ist von den Ausnehmungen 60 ausgehend jedoch weiter auf einer äußeren Oberfläche der isolierenden Umhüllung ausgeführt, derart, daß Kontaktflächen oder Lötflächen 90 ausgebildet sind. Die Lötflächen 90 sind geeignet, daß elektrische Bauelement 10 extern zu kontaktieren, beispielsweise auf einer Leiterplatte elektrisch leitend zu befestigen.
Die Metallisierung 70 kann zu Kontakten ausgebildet oder zu Leiterbahnen strukturiert sein. Alternativ ist auch denkbar die Metallisierung 70 als Abschirmung für das elektrische Bauelement 10 zu gestalten.

Claims

Elektrisches Bauelement (10) mit wenigstens einem ersten Halbleitersubstrat (20) mit einer ersten Seite (30) an der wenigstens ein erstes Kontaktmittel (40) angeordnet ist, wobei das elektrische Bauelement (10) wenigstens an einem Teil der ersten Seite (30) des ersten Halbleitersubstrats (20) eine nichtleitende Umhüllung (50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (50) im Bereich des ersten Kontaktmittels (40) eine Ausnehmung (60) aufweist, derart, daß das erste Kontaktmittel (40) des elektrischen Bauelements (10) von außen elektrisch kontaktierbar ist.
Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kontaktmittel (40) eine äußere Oberfläche des elektrischen Bauelements (10) bildet.
Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile des ersten Kontaktmittels (40) und wenigstens ein daran angrenzender Bereich der Umhüllung (50) an einer äußeren Oberfläche eine Metallisierung (70) aufweisen.
Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Metallisierung (70), insbesondere in einem Bereich der Ausnehmung (60), eine Lotperle (80) vorgesehen ist.
Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (70) auf der äußeren Oberfläche der Umhüllung (50) eine Lötfläche (90) aufweist.
Elektrisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauelement (10) wenigstens ein zweites Halbleitersubstrat (100) aufweist, welches insbesondere an der ersten Seite (30) des ersten Halbleitersubstrats (20) angeordnet ist.
Elektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (60) das zweite Halbleitersubstrat (100) umgibt, daß das zweite Halbleitersubstrat (100) wenigstens ein zweites Kontaktmittel (140) aufweist und die Umhüllung (60) im Bereich des zweiten Kontaktmittels (140) eine Ausnehmung (60) aufweist, derart, daß das zweite Kontaktmittel (140) des elektrischen Bauelements (10) von außen elektrisch kontaktierbar ist.
Elektrisches Bauelement (10) nach den Ansprüchen 3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kontaktmittel (40) und das zweite Kontaktmittel (140) mittels der Metallisierung (70) in elektrischer Verbindung stehen.