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Die
Erfindung bezieht sich auf Module, die einen Halbleiterchip enthalten.
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In
der Technik sind Halbleiter-Module bekannt, deren Funktionalität von der
Orientierung des Halbleiterchips bezüglich der drei Raumrichtungen abhängt. Beispiele
hierfür
sind unter anderem Sensoren oder Sender mit gerichteter Abstrahlung.
Darunter fallen optische Sensoren und Sender und beispielsweise
auch Bewegungssensoren (z. B. Beschleunigungssensoren), die bauartbedingt
je nach Orientierung des Sensors im Raum Bewegungen in den verschiedenen
Raumrichtungen mit unterschiedlichem Ansprechverhalten erfassen.
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Sensorchips
werden typischerweise planar in ein Halbleiter-Gehäuse
eingebaut, wobei die aktive Oberfläche des Sensorschips parallel
zu der Montageebene des Halbleiter-Gehäuses auf einem Applikations-Board
liegt. Soll eine andere Orientierung des Sensorchips gegenüber dem
Applikations-Board erreicht werden, wird das Sensorchip-Modul üblicherweise
auf eine kleine Hilfs-Leiterplatte montiert, die dann in der gewünschten
Orientierung (z. B. senkrecht) an dem Applikations-Board angebracht wird.
Dies ist mit einem relativ hohen Montageaufwand verbunden.
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Vor
diesem Hintergrund ist nach einem ersten Aspekt ein Sensorchip-Modul
vorgesehen, das einen Sensorchip und ein den Sensorchip aufnehmendes
Modulgehäuse
umfasst. Das Modulgehäuse definiert
eine Montageebene des Sensorchip-Moduls. Eine aktive Oberfläche des
Sensorchips ist gegenüber
der Montageebene des Sensorchip-Moduls geneigt.
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Nach
einem zweiten Aspekt ist ein Modul vorgesehen, das einen ersten
Halbleiterchip mit einer aktiven Oberfläche, der in einem ersten Gehäuse aufgenommen
ist, und einen zweiten Halbleiterchip, der in einem zweiten Gehäuse aufgenommen
ist, umfasst. Ferner weist das Modul einen gemeinsamen Chipträger auf,
auf welchem der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip
aufgebracht sind. Die beiden Gehäuse
sind zu einem gemeinsamen Modulgehäuse, welches eine Montageebene
des Moduls definiert, zusammengefügt. Der Chipträger ist derart
gebogen, dass die aktive Oberfläche
des ersten Halbleiterchips gegenüber
der Montageebene geneigt ist.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend in beispielhafter Weise anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
In diesen zeigen:
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1 schematische
Schnittdarstellungen eines Sensorchip-Moduls in unterschiedlichen
Prozess-Schritten
der Fertigung;
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2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung des
Fertigungsablaufs eines Sensorchip-Moduls;
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3 bis 7 schematische
Schnittdarstellungen von Sensorchip-Modulen in unterschiedlichen
Prozess-Schritten
der Fertigung;
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8 und 9 weitere
Ausführungsbeispiele
von Sensorchip-Modulen
in schematischen Schnittdarstellungen;
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10 eine
schematische Grundrissdarstellung der Sensorchip-Module gemäß den 3 bis 9;
und
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11 schematische
Schnittdarstellungen eines weiteren Sensorchip-Moduls in unterschiedlichen
Prozess-Schritten der Fertigung.
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Im
Folgenden werden Module mit einem Halbleiterchip beschrieben, dessen
aktive Oberfläche
gegenüber
der Montageebene des Moduls geneigt ist, d. h. nicht parallel verläuft. Dabei
kann der Halbleiterchip von unterschiedlichster Art sein. Beispielsweise
kann er elektromechanische oder elektrooptische Funktionselemente
im Bereich seiner aktiven Oberfläche
enthalten. Er kann in Form eines Sensorchips oder eines Emitters
mit gerichteter Abstrahlung realisiert sein. Beispiele im optischen
Bereich sind Photodioden oder Diodenlaser. Ein Sensorchip kann als
sogenanntes MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System), d. h. mikroelektronisches mechanisches
System, ausgeführt
sein, wobei mikromechanische bewegliche Strukturen wie beispielsweise
Brücken,
Membranen oder Zungenstrukturen vorgesehen sein können. Solche
Sensorchips können
insbesondere Bewegungssensoren sein, die als Beschleunigungssensoren
(welche Beschleunigungen in verschiedenen Raumrichtungen erfassen) oder
Rotationssensoren ausgeführt
sein können. Derartige
Sensoren werden auch als Gyrosensoren, Roll-Over-Sensoren, Aufprallsensoren,
Intertial-Sensoren usw. bezeichnet und werden beispielsweise in der
Automobilindustrie zur Signalerfassung in ESP (Electronic Stability
Program) Systemen, ABS (Anti-Blockier-Systemen), Airbags und ähnlichem
verwendet.
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Halbleiter-Module,
in welche solche Funktionselemente eingebettet sind, umfassen in
der Regel elektronische Schaltungen, die zur Ansteuerung der Funktionselemente
dienen oder Signale, die von den Funktionselementen erzeugt werden,
weiterverarbeiten. Solche elektronischen Schaltungen können entweder
auf dem das Funktionselement ausbildenden Halbleiterchip oder auf
einem separaten Halbleiterchip, der in das Modul integriert ist,
implementiert sein. Beispielsweise kann bei einem Bewegungssensor
die Auslenkung eines beweglichen Mikrofunktionselements piezoresistiv
oder kapazitiv ausgelesen und in solchen elektronischen Schaltungen
weiterverarbeitet werden. Der separate Halbleiterchip kann beispielsweise
als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ausgeführt sein
und z. B. eine RF (Radio Frequency) Funktionalität zur drahtlosen Signalweiterleitung
haben.
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Die 1 und 2 betreffen
Herstellungsschritte zur Fertigung eines solchen Halbleiter-Moduls
am Beispiel eines Sensorchip-Moduls (z. B. Bewegungssensor). Ausgangspunkt
der Herstellung ist beispielsweise ein flacher, ungebogener metallischer Leiterrahmen,
der im Folgenden wie in der Technik üblich als Leadframe 1 bezeichnet
wird, siehe Schritt S1 der 2. Die Flächenebene
des Leadframes 1 ist parallel zu der späteren Montageebene des Sensorchip-Moduls.
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Ein
derartiger Leadframe 1 kann beispielsweise durch Stanzen
oder Ätzen
aus einer dünnen Metallschicht
(die Dicke der Metallschicht kann z. B. im Bereich von 0,1 mm bis
einigen Millimetern liegen) eines Metallbandes erzeugt werden. Leadframes werden
auch als Anschlussrahmen oder Stanzgitter bezeichnet und dienen
sowohl als Chipträger
als auch zur Realisierung der Zuleitungen (Beinchen) für die Außenkontaktierung
des Sensorchip-Moduls. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit von Modulen mit Beinchen
(Leads) kommen auf Leadframe-Basis hergestellte Module in der Automobilindustrie
in großem Umfang
zum Einsatz.
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In
einem nächsten
Schritt S2 wird ein Hohlgehäuse 2 an
den Leadframe 1 angebracht. Das Hohlgehäuse 2 wird typischerweise
vor der Montage des Sensorchips durch Kunststoffumspritzen des Leadframes 1 hergestellt.
Nach dem Umspritzen des Leadframes 1 ist das Kunststoff-Hohlgehäuse 2 fest mit
dem Leadframe 1 verbunden.
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In
einem nächsten
Schritt S3 wird ein Sensorchip 3 in das Hohlgehäuse 2 eingesetzt,
auf den Leadframe 1 montiert und mit Anschlusselementen 1a des
Leadframes 1 elektrisch verbunden. Die Montage des Sensorchips 3 auf
den Leadframe 1 kann beispielsweise durch Kleben oder Löten erfolgen. Gemäß 1 kann
die elektrische Kontaktierung des Sensorchips 3 über Bonddrähte 4 vorgenommen werden,
die sich von der aktiven Oberfläche
des Sensorchips 3 zu den Anschlusselementen 1a erstrecken.
Eine andere Möglichkeit
besteht darin, zur elektrischen Kontaktierung des Sensorchips 3 die Flip-Chip-Technologie einzusetzen,
bei welcher die aktive Oberfläche
des Sensorchips 3 dem Leadframe 1 zugewandt ist
und die elektrische Kontaktierung zwischen dem Sensorchip 3 und
den Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 über Lotelemente
(solder bumps) realisiert wird (Schritt S3).
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Nach
der Montage und der Ankontaktierung des Sensorchips 3 an
den Leadframe 1 kann der Sensorchip 3 aus Zuverlässigkeitsgründen im
Hohlgehäuse 2 mit
einem weichen Gel (z. B. Silikongel) vergossen werden (in den 1 und 2 nicht
dargestellt).
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Später erfolgt
ein Umbiegeschritt, bei welchem das Hohlgehäuse 2 gegenüber dem
Leadframe 1 so umgeklappt wird, dass der Sensorchip 3 in eine
gegenüber
den Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 verkippte
Lage gelangt. Insbesondere kann wie in 1 dargestellt
eine 90° Verkippung vorgenommen
werden, sodass die aktive Oberfläche des
Sensorchips 3, die ursprünglich parallel zu der Leadframe-Ebene
verlief, nunmehr senkrecht auf dieser Ebene steht (Schritt S4).
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Die
Montage des Sensorchip-Moduls auf ein Applikations-Board (nicht
dargestellt), z. B. eine Leiterplatte aus Epoxidharz oder eine andere
metallisierte Unterlage, erfolgt über die Anschlusselemente 1a.
Infolge des vorausgegangenen Leadframe-Biegeschritts wird erreicht, dass anders
als bei einer üblichen, „waagerechten" Montage des Sensorchip-Moduls
auf das Applikations-Board der Sensorchip geneigt gegenüber der
Ebene des Applikations-Board (nicht dargestellt) ausgerichtet ist.
Die Montageebene des Sensorchip-Moduls in 1 ist dabei
durch die untere Gehäusewandung 2a (d.
h. der Grundfläche
bzw. dem Boden des Sensorchip-Moduls beim Bestückungsvorgang am Applikations-Board)
und damit durch die dazu parallel verlau fenden Anschlusselemente 1a des
Leadframes 1 vorgegeben. Die gewünschte senkrechte Bestückbarkeit
des Applikations-Boards mit dem Sensorchip-Modul bleibt also gewährleistet.
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Durch
das Umbiegen des Leadframes 1 zur Neuorientierung des Hohlgehäuses 2 gegenüber den Anschlusselementen 1a des
Leadframes 1 wird erreicht, dass bei der Bestückung eines
Applikations-Boards der Sensorchip 3 automatisch in einer Position
auf dem Applikations-Board montiert wird, bei der seine aktive Oberfläche und
die darin z. B. mikromechanisch ausgebildeten Funktionselemente nicht
parallel zu der Montageebene des Sensorchip-Moduls verlaufen.
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3 zeigt
Darstellungen eines Fertigungsablaufes eines Sensorchip-Moduls,
welches ein Hohlgehäuse 2 mit
einem darin enthaltenen Sensorchip 3 sowie einen Halbleiterchip 5 in
einem Halbleiterchip-Gehäuse 6 umfasst.
Dieselben Bezugszeichen wie in der 1 werden
zur Bezeichnung identischer oder funktionsähnlicher Teile verwendet.
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Ausgangspunkt
des Herstellungsablaufs ist wiederum ein ebener, ungebogener Leadframe 1 bestehend
z. B. aus mehreren Abschnitten 1a, 1b, 1c und 1d.
Der Abschnitt 1b dient als Chipträger für den Sensorchip 3 und
der Abschnitt 1c dient als Chipträger für den Halbleiterchip 5.
Wie aus 3 ersichtlich führt der
Abschnitt 1d aus dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 heraus und stellt
beim fertigen Sensorchip-Modul (untere Darstellung in 3)
nach einem Biegeschritt ein Anschlussbeinchen (lead) dar. Der das
Anschlusselement für
den Sensorchip 3 realisierende Abschnitt 1a führt, wie
bereits in 1 gezeigt, ebenfalls aus dem
Modul (genauer: aus dem Hohlgehäuse 2 des
Moduls) heraus und kann ebenfalls zu Außenanschlusszwecken genutzt
werden.
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Die
Herstellung des in 3 gezeigten Sensorchip-Moduls
ist wie folgt:
Zunächst
wird der ebene Leadframe 1 mit den oben genannten Leadframe-Abschnitten 1a, 1b, 1c, 1d gefertigt.
Gemäß einem
ersten möglichen
Verfahrensablauf wird der Halbleiterchip 5 auf den Leadframe 1 montiert
(z. B. geklebt oder gelötet)
und elektrisch ankontaktiert. Die elektrische Ankontaktierung kann
z. B. über
Bonddrähte 7 erfolgen,
die Anschlussflächen 8 an
der aktiven Oberfläche
des Halbleiterchips 5 mit den Anschlusselementen 1a und 1d des
Leadframes 1 verbinden. Andere Montage- und Kontaktierungstechniken,
z. B. die Flip-Chip-Technik,
sind ebenfalls möglich.
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Danach
wird der Leadframe 1 mit dem darauf montierten und ankontaktierten
Halbleiterchip 5 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, welches
zwei Kavitäten
für die
Herstellung des Hohlgehäuses 2 und
des Halbleiterchip-Gehäuses 6 aufweist.
Die beiden Gehäuse 2 und 6 werden
vorzugsweise also in einem Arbeitsschritt an den Leadframe 1 angespritzt.
Nach dem Anspritzvorgang ist der Halbleiterchip 5 vollständig gehaust.
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Alternativ
ist es auch möglich,
den Halbleiterchip 5 erst nach dem Umspritzen des Leadframes 1 an
den Leadframe 1 zu montieren und elektrisch anzukontaktieren.
In diesem Fall ist das Halbleiterchip-Gehäuse 6 ebenfalls ein
Hohlgehäuse
(vergleichbar mit dem Hohlgehäuse 2),
in welches der Halbleiterchip 5 nachträglich eingebracht wird. Diese Ausführungsvariante
mit zwei SMD-(Surface Mounted Device) bestückbaren Gehäusen 2, 6 wird
später anhand 6 erläutert.
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Da
der Halbleiterchip 5 typischerweise keine Sensorik enthält, sondern
als Treiberchip oder Auswertechip für den Sensorchip 3 fungiert,
ist der Halbleiterchip 5 in der Regel unempfindlich gegenüber mechanischen
Verspannungen und kann daher gemäß der ersten
Herstellungsvariante mit einem Kunststoff-Vollgehäuse 6 umspritzt
werden.
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Anschließend wird,
wie anhand 1 bereits erläutert, der
Sensorchip 3 in das Hohlgehäuse 2 eingesetzt.
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Das
fertiggestellte Sensorchip-Modul nach Durchführung des Umbiegeschrittes
ist in der untersten Darstellung der 3 erkennbar.
Beim Umbiegeschritt wird der aus dem Hohlgehäuse 2 des Sensorchips 3 herausführende Abschnitt 1a des
Leadframes 1 an drei Stellen umgebogen, wodurch die aktive Oberfläche des
Sensorchips 3 gegenüber
der Ebene des Abschnitts 1a geneigt (hier um 90°) wird. Dabei bleibt
der Abschnitt 1a bis auf seinen in das Hohlgehäuse 2 hineinstehenden
Bereich weiterhin in derselben Ebene wie die Leadframe-Abschnitte 1c und 1d, d.
h. in derjenigen Ebene, die der Leadframe 1 bei seiner
planaren Bestückung
mit dem Halbleiterchip 5 und dem Sensorchip 3 aufwies
und die gleichzeitig die Montageebene des fertiggestellten Sensorchip-Moduls
darstellt.
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Wie
in der untersten Darstellung in 3 erkennbar,
wird das Hohlgehäuse 2 bei
dem Umbiegeschritt verschlossen („gedeckelt"), indem die Öffnung des Hohlgehäuses 2 durch
eine Seitenwand 6a des Halbleiterchip-Gehäuses 6 abgedeckt
wird. Die Neuausrichtung des Sensorchips 3 und das Schließen des
Hohlgehäuses 2 können somit
in eleganter Weise in demselben Arbeitsschritt erfolgen. Das Sensorchip-Gehäuse 2 und
das Halbleiterchip-Gehäuse 6 werden
dann z. B. durch Kleben, Verschweißen oder Verrasten fest zusammengefügt und typischerweise unlösbar miteinander
verbunden.
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In
einem weiteren Schritt werden die Leadframe-Abschnitte 1d so
umgebogen, dass sie Beinchen des Sensorchip-Moduls bilden. Die Beinchen des
Sensorchip-Moduls werden als Außenkontakte für die elektrische
Kontaktierung des Sensorchip-Moduls auf einem Applikations-Board
(nicht dargestellt) genutzt. Wie der 3 zu entnehmen
ist, kann das aus den Gehäusen 2 und 6 aufgebaute
Sensorschip-Modul in herkömmlicher
Weise mit parallel zu der Montageebene verlaufenden Leadframe-Abschnitten 1a, 1d und
parallel zu der Montageebene ausgerichtetem Halbleiterchip 5 auf
dem Applikations-Board montiert werden, wobei der Sensorchip 3 senkrecht
(oder unter einem anderen Nei gungswinkel als 90°) gegenüber der Montageebene des Sensorschip-Moduls
(d. h. der Grund- bzw. Bodenfläche des
Sensorchip-Moduls bezogen auf den Bestückungsvorgang am Applikations-Board)
ausgerichtet ist. Ein Vorteil besteht darin, dass die Neuorientierung
des Sensorchips 3 im Sensorschip-Modulgehäuse (package)
erfolgt und das Sensorschip-Modulgehäuse in herkömmlicher Weise auf das Applikations-Board
montiert werden kann. Mit anderen Worten entfallen zusätzliche
Maßnahmen
(z. B. die Montage des Sensorchip-Modulgehäuses auf einer Hilfs-Leiterplatte,
die senkrecht an dem Applikations-Board befestigt wird), wie sie
bei bekannten Lösungen
erforderlich sind.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
welches sich von dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
dadurch unterscheidet, dass das Halbleiterchip-Gehäuse 6 abgeschrägte Wandflächen 6a und 6b aufweist,
und dass freie Endflächen 2c des Hohlgehäuses 2 ebenfalls
als entsprechende Schrägflächen realisiert
sind. Die Abschrägung
der Seitenwandflächen 6a, 6b erleichtern
insbesondere bei Verwendung von Duroplasten als Kunststoffmaterial
das Umspritzen des Leadframes 1, da sie als Entformungsschrägen das Öffnen des
Spritzgießwerkzeugs
nach dem Anhärten
des Kunststoffs erleichtern.
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Darüber hinaus
zeigt 4, dass das Hohlgehäuse 2 so dimensioniert
werden kann, dass die bodenseitige Gehäusewandung 2a von
dem Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 vertikal
beabstandet ist. Dies ermöglicht
es, den außerhalb
des Hohlgehäuses 2 verlaufenden
Abschnitt 1a des Leadframes 1 mit einer U-förmigen Ausbiegung 8 zu
fertigen, die bei der Bestückung
eines Applikations-Boards mit dem Sensorchip-Modul als Außenkontakt
nutzbar ist. Sofern keine Ausbiegung 8 vorgesehen ist,
kann die bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vorhandene
Beabstandung der Gehäusewandung 2a von
dem Applikations-Board (nicht dargestellt) bewirken, dass keine
versehentliche elektrische Verbindung zwischen dem an der Gehäuseaußenseite
verlaufenden Abschnitt 1a des Leadframes 1 und
elektrischen Strukturen auf dem Applikations-Board entstehen kann.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
das sich von dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen lediglich dadurch unterscheidet, dass hier auch
die Seitenwände 2a, 2b des
Hohlgehäuses 2 mit
Entformungsschrägen zur
Erleichterung der Entnahme des Spritzgießproduktes aus dem Spritzgießwerkzeug
ausgestattet sind.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei welchem auch das Halbleiterchip-Gehäuse als Hohlgehäuse 106 ausgebildet
ist. In diesem Fall kann der Halbleiterchip 5 wie bereits
angesprochen nach dem Spritzgießschritt
(bei welchem beide Hohlgehäuse 2 und 106 gleichzeitig
gefertigt werden) an den Leadframe 1 montiert und elektrisch
ankontaktiert werden. Ferner ergibt sich die Möglichkeit, auch den Halbleiterchip 5 in
eine Vergussmasse 9, beispielsweise einem Gel, einzubetten,
die unterschiedlich zu dem Material des Hohlgehäuses 106 sein kann.
Dies ist vorteilhaft, sofern auch der Halbleiterchip 5 oder
dessen elektrische Kontaktierung (z. B. die Bonddrähte 7)
empfindlich gegenüber
Verspannungen oder den bei dem Spritzgießvorgang auftretenden Kräften sind.
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Nach
dem Einbetten des Halbleiterchips 5 in die Vergussmasse 9 wird
das Hohlgehäuse 106 durch
einen Deckel 106a verschlossen. Der Verschluss des Hohlgehäuses 2 mit
dem darin enthaltenen Sensorchip 3 erfolgt wiederum durch
den Umbiegeschritt. 6 verdeutlicht ferner die Möglichkeit, den
Sensorchip 3 zur Erzielung einer spannungsarmen Anbringung
(„low
stress die attach")
in einer belastungsabsorbierenden Vergussmasse 10 (z. B. Gel,
insbesondere Silikongel) unterzubringen. Diese Möglichkeit ergibt sich bei allen
Ausführungsbeispielen,
bei welchen der Sensorchip 2 in ein Hohlgehäuse 2 eingesetzt
ist. Ferner können
die in den vorhergehenden Figuren erläuterten Ausgestaltungen mit den
Merkmalen des in 6 gezeigten Moduls kombiniert
werden.
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7 zeigt
die Herstellungsschritte eines Sensorchip-Moduls bei Verwendung
eines vorgebogenen Leadframes 11. Der vorgebogene Leadframe 11 weist
die Abschnitte 11a, 11b, 11c, 11d auf,
die den Abschnitten 1a, 1b, 1c, 1d in
den vorangegangenen 3 bis 6 entsprechen.
Der aus dem Hohlgehäuse 2 für den Sensorchip 3 herausragende Leadframe-Abschnitt 11a ist
mit einer U-förmigen Ausbiegung 18a versehen,
und der aus dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 herausstehende
Endabschnitt 11d weist ebenfalls eine solche U-förmige Ausbiegung 18b auf.
Dabei bewirkt die Ausbiegung 18a, dass ein Teil des Leadframe-Abschnitts 11a,
der sich entlang der Gehäusewandung 2a des
Hohlgehäuses 2 erstreckt,
von der Gehäusewandung 2a etwas
wegsteht und als Beinchen für
die Montage des Sensorchip-Moduls
auf dem Applikations-Board (nicht dargestellt) eingesetzt werden
kann. Die Außenseite
der Gehäusewandung 2a kann
bündig
mit dem Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 verlaufen.
Die Ausbiegungen 18b realisiert ebenfalls ein Kontaktbeinchen
des fertiggestellten Sensorchip-Moduls, siehe untere Abbildung in 7.
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8 zeigt
in den Darstellungen a bis f weitere Realisierungsmöglichkeiten
für das
Sensorchip-Modul. Es wird deutlich, dass das Hohlgehäuse 2 für den Sensorchip 3 sowohl
ungefüllt
(a bis d) als auch mit einem Gel gefüllt sein kann (e und f). Wie bereits
angesprochen kann das Halbleiterchip-Gehäuse 6 entweder
als Vollgehäuse
(a bis d) oder als Hohlgehäuse
(e und f) ausgeführt
sein. In den Darstellungen b und c weist die dem Hohlgehäuse 2 zugewandte
Seitenwand 6a des Halbleiterchip-Gehäuses 6 einen zapfenförmigen Vorsprung
auf, der in die Öffnung
des Hohlgehäuses 2 eingreift
und dadurch eine mechanisch stabile Steckverbindung des Hohlgehäuses 2 an
dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 ermöglicht.
Dabei ist in den Darstellungen b und c der 8 die Gehäusewandung 2a vertikal
beabstandet gegenüber
der Montageebene, die durch den Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 definiert
ist.
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Die
in 8 dargestellten Gehäusevarianten weisen keine Entformungsschrägen auf
und sind daher eher für
die Verwendung von Thermoplasten als Gehäusematerial geeignet. Geeignete
Thermoplasten sind flüssigkristalline
Polymere, die auch als LC(Liquid Crystal)-Polymere bezeichnet werden.
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9 zeigt
Darstellungen a bis f von Sensorchip-Modulen, welche Entformungsschrägen an dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 und
teilweise auch dem Sensorchip-Gehäuse 2 aufweisen. Diese
Gehäusevarianten
eignen sich besonders für
die Verwendung von Duroplasten – beispielsweise
Epoxidharz – als Gehäusematerial.
Als konstruktive Besonderheiten weisen die in den Darstellungen
c und d gezeigten Ausführungsbeispiele
im oberen Bereich des Halbleiterchip-Gehäuses 6 eine Stufenausnehmung 13 auf, in
welche die Seitenwand 2c des Sensorchip-Gehäuses 2 eingreift,
wodurch die Befestigungsstabilität verbessert
werden kann. Ferner zeigt die Darstellung d der 9,
dass eine Wandung 2d des Sensorchip-Hohlgehäuses 2 einen Überstand 2e aufweisen kann,
welcher zur Abstützung
des Sensorchip-Hohlgehäuses 2 auf
dem Applikations-Board (nicht dargestellt) z. B. zur Sicherung des
Zwischenraums zwischen der Wandung 2a und dem Applikations-Board eingesetzt
werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass sich eine Vielzahl
weiterer Ausführungsbeispiele
aus Kombinationen von in den 1 und 3 bis 9 dargestellten
Merkmalen ergeben.
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10 zeigt
eine Grundansicht (footprint) der in den 3 bis 9 dargestellten
Sensorchip-Module. Die aus den Leadframe-Abschnitten 1d bzw. 11d gebildeten
Anschlussbeinchen 18b können sich
entlang des freien Außenumfangs
(drei Seiten) des Halbleiterchip-Gehäuses 6 erstrecken.
Die aus dem Leadframe-Abschnitt 1a bzw. 11a hervorgehenden
Leiterelemente erstrecken sich von dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 in
das Sensorchip-Hohlgehäuse 2 und
verlaufen unterhalb der Gehäusewandung 2a. Sie
können
z. B. in Form von Ausbiegungen 18a als Anschlussbeinchen
realisiert sein. Wie bereits anhand der 3 bis 9 erläutert, stellt
in manchen Varianten der Lead frame-Abschnitt 1a, 11a jedoch keine
Stelle dar, die elektrisch mit entsprechenden Gegenkontaktflächen auf
dem Applikations-Board kontaktiert werden muss. Beispielsweise werden
in den Darstellungen c der 8 und e
der 9 die Abschnitte 1a, 11a nicht
als Kontaktpads benötigt.
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Eine
weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines flexiblen Chipträgers anstelle
des Leadframes 1, 11. Ein flexibler Chipträger kann
als mehrlagige Struktur mit mindestens einer Kunststoffschicht (beispielsweise
Polyimid) und einer darüber
liegenden Metallisierungsschicht ausgebildet sein. Die Kunststoffschicht
kann beispielsweise etwa 100 μm
dick sein und die Dicke der Metallisierungsschicht kann z. B. im
Bereich von 5 bis 20 μm
liegen. Strukturen mit mehreren Metallisierungsschichten sind ebenfalls möglich. Flexible
Chipträger
sind auch unter den Begriffen flexible Substrate („Flexsubstrat") oder flexible Leiterplatten
bekannt.
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11 zeigt
exemplarisch für
das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel Darstellungen
eines Fertigungsablaufes eines Sensorchip-Moduls mit einem flexiblen
Chipträger 100 anstelle
eines Leadframes 1. Sämtliche
Sensorchip-Module gemäß den bereits
beschriebenen Ausführungsbeispielen
können in
analoger Weise mit einem flexiblen Chipträger 100 anstelle des
Leadframes 1, 11 ausgestattet sein.
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Der
flexible Chipträger 100 weist
eine Metallisierungsschicht 101 auf, die auf einer Kunststoff-Trägerschicht 102 aufgebracht
ist. Die Metallisierungsschicht 101 ist zur Ausbildung
von Leiterwegen strukturiert. Zur Strukturierung der Metallisierungsschicht 101 können beispielsweise
photolithographische Verfahren eingesetzt werden.
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An
den flexiblen Chipträger 100 wird
das Sensorchip-Hohlgehäuse 2 und
das Halbleiterchip-Gehäuse 6 angebracht.
Dies kann in der bereits beschriebenen Weise durch Spritzengießen in einem Spritzgießwerkzeug
erfolgen. Dabei kann der flexible Chipträger 100 in dem Spritzgießwerkzeug
so an Wandungen der beiden Spritzgießkavitäten anliegen, dass er hinterspritzt
und nicht umspritzt wird. Dadurch bleibt die Kunststoff-Trägerschicht 102 auch
im Bereich der Gehäuse 2, 6 rückseitig
freiliegend.
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Der
Umklappschritt zur Ausrichtung des Sensorchip-Gehäuses 2 wird
durch die Flexibilität des
flexiblen Chipträgers 100 ermöglicht.
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In
der Kunststoff-Trägerschicht 102 sind
an geeigneten Stellen Durchkontaktierungslöcher 103 vorgesehen,
die in nicht dargestellter Weise entweder bereits an dem noch nicht
hinterspritzten flexiblen Chipträger 100 oder
während
eines beliebigen späteren
Zeitpunkt im Fertigungsablauf (z. B. an einem der in der 11 dargestellten
Produkte) eingebracht werden. Die Durchkontaktierungslöcher 103 werden mit
Durchkantaktierungs-Metallisierungen 104 gefüllt, die
Außenkontaktflächen für die Montage
des Sensorchip-Moduls auf einem Applikations-Board (nicht dargestellt)
bilden. Der dem Applikations-Board zugewandte Modulboden wird hier
durch den in der Montageebene verlaufenden flexiblen Chipträger 100 gebildet.
Vorteilhaft ist, dass die Lage Außenkontaktflächen aufgrund
der Möglichkeit
der Signalverteilung durch die strukturierten Metallisierungsschicht über den
gesamten Modulboden frei wählbar
ist. Weitere mögliche
Merkmale von einen flexiblen Chipträger 100 nutzenden
Sensorchip-Modulen ergeben sich analog aus den 1 bis 10, wobei
insbesondere auch das in der 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel
ohne Halbleiterchip-Gehäuse 6 (d.
h. das Sensorchip-Modul wird in 1 allein
durch das Sensorchip-Hohlgehäuse 2 realisiert) mit
einem flexiblen Chipträger 100 gebildet
werden kann.