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WO1999056390A1 - Elektronisches bauelement - Google Patents

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WO1999056390A1
WO1999056390A1 PCT/DE1999/000895 DE9900895W WO9956390A1 WO 1999056390 A1 WO1999056390 A1 WO 1999056390A1 DE 9900895 W DE9900895 W DE 9900895W WO 9956390 A1 WO9956390 A1 WO 9956390A1
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Alois Stelzl
Hans Krüger
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TDK Electronics AG
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Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Epcos AG
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Definitions

  • Electronic component in particular SAW component working with surface acoustic waves, and method for producing this component.
  • the present invention relates to an electronic component, in particular an SAW component working with surface acoustic waves, with a chip with a piezoelectric substrate, with electrically conductive structures arranged on the chip - interdigital transducers, connecting tracks and the like - with a base plate with external ones , with the electrically conductive structures of the chip contacted connection elements and with the hermetically sealed frame arranged on the base plate, within which the chip is arranged at a distance from the frame.
  • the invention further relates to a method for producing this component.
  • the present invention has set itself the task of creating a further miniaturized SAW component of the type mentioned and a less complex method for its production, while reducing the manufacturing costs.
  • the invention proposes in an electronic component of the type mentioned at the outset that the space between the chip and the base plate is covered with a film, e.g. Plastic film, tightly enclosed is that the space between the frame and film with the film or with potting compound, e.g. Epoxy resin is filled and that the chip together with potting compound and frame by a coating of galvanic material, e.g. a CuNi alloy, the edge area of which rests tightly on the base plate.
  • a film e.g. Plastic film
  • potting compound e.g. Epoxy resin
  • the relevant method for this suggests that the chip - except for the side surface facing the base plate - is encapsulated with a film which is pulled down at least to the base plate, that the space between the frame and the film is filled with sealing compound, that the film in its potting-free surface areas, e.g. is removed by means of plasma etching and that a coating of galvanic material is applied to the chip together with the potting compound.
  • Dispensing with the protective film contributes to a considerable reduction in costs and to a reduction in the dimensions of the components.
  • this 3 element due to its increased reliability, since when it is soldered onto the base plate, which is done using flip-chip technology, there is no risk that the solder balls or bumps, which are liquid in this state, can flow into free spaces or gaps as they do occur when the component is underfilled with potting compound, for example epoxy resin. This danger also does not exist when the component is soldered into the customer's circuit.
  • Figures 1 to 3 show a partially sectioned and schematic representation of the manufacture of a component according to the invention.
  • a support plate in particular ceramic plate, which can be separated into base plates 3, is provided, which, lined up on the support plate, carries self-contained frames 4, so-called solder frames, within which chips are spaced apart from the frames 2 are soldered in flip-chip technology with their electrically conductive structures to corresponding conductor tracks of the base plate.
  • the chips 2 soldered in this way except for the side surface facing the base plate 3 — are encapsulated with a plastic film 5 or metal or composite film that is pulled down at least to the base plate 3.
  • the film 5 is preferably guided in the space between the solder frame 4 and the chip 2 over the entire surface of the base plate 3 and solder frame 4. Possible, if advantageous in terms of production technology, the film 5 can also completely envelop the solder frame 4 and rest with its ends on the base plate 3.
  • the space between the solder frame 4 and the film 5 is, if necessary, with 4
  • Figures 1 to 3 show the individual manufacturing steps using only one OFB component.
  • the production provides base plates (panels) of relatively large area with a multiplicity of chips which are arranged in rows and are each surrounded by frames, in particular solder frames.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

Oberflächenwellenbauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung mit einem Chip (2) mit piezoelektrischem Substrat, mit auf dem Chip angeordneten, elektronisch leitenden Strukturen - IDT-Wandlern, Anschlussbahnen und dergl. -, mit einer Basisplatte (3) mit externen, mit den elektrisch leitenden Strukturen des Chips kontaktierten Anschlusselementen und mit auf der Basisplatte angeordnetem hermetisch dichten Rahmen (4), innerhalb dessen der Chip mit Abstand zum Rahmen angeordnet ist. Der Raum zwischen Chip (2) und Basisplatte (3) ist dabei mit einer Folie (5) dicht umschlossen, der Raum zwischen Rahmen (4) und Folie (5) mit Vergussmasse (6) gefüllt und der Chip (2) samt Vergussmasse (6) und Rahmen (4) durch einen Überzug (7) bzw. eine Schutzkappe aus galvanischem Material geschützt, dessen Randbereich (8) auf der Basisplatte (3) hermetisch dicht aufliegt.

Description

1
Beschreibung
Elektronisches Bauelement
Elektronisches Bauelement, insbesondere mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes OFW-Bauelement, sowie Verfahren zur Herstellung dieses Bauelements.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauele- ment, insbesondere ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes OFW-Bauelement, mit einem Chip mit piezoelektrischem Substrat, mit auf dem Chip angeordneten, elektrisch leitenden Strukturen - Interdigitalwandlern, Anschlußbahnen und dergl. -, mit einer Basisplatte mit externen, mit den elektrisch leitenden Strukturen des Chips kontaktierten Anschlußelementen und mit auf der Basisplatte angeordnetem, hermetisch dichten Rahmen, innerhalb dessen der Chip mit Abstand zum Rahmen angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Bauelements.
Die ältere deutsche Patentanmeldung, amtliches Aktenzeichen 198 06 550.7, schlägt bei einem elektronischen Bauelement der vorstehend genannten Art vor, daß auf die die elektrisch leitenden Strukturen tragende Chip-Fläche eine strukturierte Schutzfolie, anmelderseits auch PROTEC genannt, aufgebracht ist, die auf ihrer vom piezoelektrischen Substrat abgekehrten Oberfläche elektrische Kontaktelemente trägt, die über Durch- kontaktierungen in der Schutzfolie und/oder über Lotkugeln - Bu ps - mit den elektrisch leitenden Strukturen des Chips und andererseits mit den externen Anschlußelementen der Basisplatte verbunden sind.
Diese Bauelemente zeichnen sich durch einen hohen Miniaturi- sierungsgrad und durch eine ausgezeichnete Schutzwirkung der 2
Schutzfolie gegen physikalische und chemische Umwelteinflüsse aus.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein weiter miniaturisiertes OFW-Bauelement der eingangs genannten Art sowie ein wenig aufwendiges Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungskosten.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einem elektronischen Bauelement der eingangs genannten Art vor, daß der Raum zwischen Chip und Basisplatte mit einer Folie, z.B. Kunststoffolie, dicht umschlossen ist, daß der Raum zwischen Rahmen und Folie mit der Folie bzw. mit Vergußmasse, z.B. Epoxidharz, gefüllt ist und daß der Chip samt Vergußmasse und Rahmen durch einen Überzug aus galvanischem Werkstoff, z.B. einer CuNi-Legierung, geschützt sind, dessen Randbereich auf der Basisplatte dicht aufliegt.
Das einschlägige Verfahren hierzu schlägt vor, daß der Chip - ausgenommen die zur Basisplatte gekehrte Seitenfläche - mit einer zumindest bis zur Basisplatte herabgezogenen Folie umpreßt wird, daß der Raum zwischen Rahmen und Folie mit Vergußmasse gefüllt wird, daß die Folie in ihren vergußfreien Oberflächenbereichen, z.B. mittels Plasmaätzen, entfernt wird und daß auf dem Chip samt Vergußmasse ein Überzug aus galvanischem Material aufgebracht wird.
Weitere Merkmale des Gegenstandes nach der Erfindung sind den Unteransprüchen und der Beschreibung samt Zeichnung zu entnehmen.
Der Verzicht auf die Schutzfolie trägt zu einer erheblichen Minderung der Kosten und zu einer Verringerung der Abmessun- gen der Bauelemente bei. Zusätzlich zeichnet sich dieses Bau- 3 element durch seine erhöhte Zuverlässigkeit aus, da bei seinem Auflöten auf die Basisplatte, was in Flip-Chip-Technik erfolgt, nicht die Gefahr besteht, daß die in diesem Zustand flüssigen Lotkugeln bzw. Bumps in Freiräume bzw. Spalten fließen können, wie sie bei sogenannter Unterfüllung des Bauelements mit Vergußmasse, z.B. Epoxidharz, auftreten. Diese Gefahr besteht auch nicht beim Einlöten des Bauelements in die jeweilige Schaltung des Kunden.
Figur 1 bis 3 zeigen in teils geschnittener und schematischer Darstellung die Fertigung eines Bauelements gemäß der Erfindung.
Zur Fertigung, die letztlich eine Massenfertigung ist, ist eine in Basisplatten 3 vereinzelbare, leiterbahnenbestückte Trägerplatte, insbesondere Keramikplatte, vorgesehen, die aufgereiht auf der Trägerplatte in sich jeweils geschlossene Rahmen 4, sogenannte Lotrahmen, trägt, innerhalb denen mit Abstand zu den Rahmen jeweils Chips 2 in Flip-Chip-Technik mit ihren elektrisch leitenden Strukturen auf entsprechende Leiterbahnen der Basisplatte aufgelötet sind.
In einem ersten Schritt gemäß der Erfindung werden die so aufgelöteten Chips 2 - ausgenommen die zur Basisplatte 3 ge- kehrte Seitenfläche - mit einer zumindest bis zur Basisplatte 3 herabgezogenen Kunststoffolie 5 bzw. Metall- oder Verbundfolie umpreßt. Bevorzugt ist jedoch dabei - wie die Figuren zeigen - die Folie 5 im Raum zwischen dem Lotrahmen 4 und dem Chip 2 über die gesamte Fläche von Basisplatte 3 und Lotrah- men 4 geführt. Möglich, falls fertigungstechnisch vorteilhaft, kann die Folie 5 den Lotrahmen 4 auch vollständig umhüllen und mit ihren Enden auf der Basisplatte 3 aufliegen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Raum zwischen dem Lotrahmen 4 und der Folie 5, soweit erforderlich, mit 4
Vergußmasse 6, insbesondere Epoxidharz, gefüllt, anschließend die Folie 5 mittels Plasmaätzen in ihren vergußfreien Oberflächenbereichen entfernt und schließlich auf den Chip 2 samt Vergußmasse 6 und Rahmen 4 ein als Schutzkappe wirksamer Überzug 7 aus galvanischem Material aufgebracht. Geeignet hierfür ist beispielsweise ein Überzug 7, bestehend aus einer CuNi-Legierung, dessen Randbereich 8 z.B. mit einer auf die Basisplatte 3 aufgesputterten, folglich lotfähigen Schicht hermetisch dicht verlötet ist.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen die einzelnen Fertigungsschritte anhand nur eines OFB-Bauelements . Wie es in der Massenfertigung üblich ist und bereits an anderer Stelle erwähnt wurde, sieht die Fertigung relativ großflächige Basisplatten (Nutzen) mit einer Vielzahl von Chips vor, die in Reihen angeordnet und jeweils von Rahmen, insbesondere Lotrahmen, umgeben sind.

Claims

5Patentansprüche
1. Elektronisches Bauelement, insbesondere mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes OFW-Bauelement, mit einem Chip aus piezoelektrischem Substrat, mit auf dem Chip angeordneten, elektrisch leitenden Strukturen - IDT-Wandlern, Anschlußbahnen und dergl. -, mit einer Basisplatte mit externen, mit den elektrisch leitenden Strukturen des Chips kontaktierten Anschlußelernenten, und mit auf der Basisplatte an- geordnetem, hermetisch dichten Rahmen, innerhalb dessen der Chip mit Abstand zum Rahmen angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Raum zwischen Chip (2) und Basisplatte (3) mit einer Folie (5) dicht umschlossen ist, daß der Raum zwischen Rahmen (4) und Folie mit Vergußmasse (6) gefüllt ist und daß der
Chip samt Vergußmasse und Rahmen durch einen Überzug (7) aus galvanischem Material geschützt sind, dessen Randbereich (8) auf der Basisplatte dicht aufliegt.
2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest die Wand- und Bodenflächen, die den Raum zwischen Rahmen (4), Basisplatte (3) und Chip (2) begrenzen, mit Folie (5) bedeckt sind.
3. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rahmen (4) aus lötfähigem Material besteht und mit einer auf die Basisplatte (3) aufgebrachten, lötfähigen Schicht verlötet ist.
4. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überzug (7) aus einer CuNi-Legierung besteht. 6
5. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vergußmasse (6) ein Epoxidharz ist.
6. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Folie (5) eine Kunststoffolie ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements nach Anspruch 1 bis 5 mit einem innerhalb eines Rahmens (4) auf eine Basisplatte (3) aufgebrachten Chip (2) mit hermetisch dicht umschlossenen Raum zwischen Chip und Basisplatte, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Chip (2) - ausgenommen die zur Basisplatte (3) ge- kehrte Seitenfläche - mit einer zumindest bis zur Basisplatte herabgezogenen Folie (5) umpreßt wird, daß der Raum zwischen Rahmen (4) und Folie (5) mit Vergußmasse (6) gefüllt wird, daß die Folie (5) in ihren vergußfreien Oberflächenbereichen entfernt wird und daß auf dem Chip (2) samt Vergußmasse (6) und Rahmen (4) ein Überzug (7) aus galvanischem Material aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wand- und Bodenflächen, die den Raum zwischen Rahmen (4), Basisplatte (3) und Chip (2) begrenzen, mit Folie (5) ausgekleidet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Folie (5) in ihren vergußfreien Oberflächenbereichen mittels Plasmaätzen abgetragen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 7 daß als Überzug (7) eine Schutzkappe, insbesondere eine Schutzkappe, bestehend aus einer CuNi-Legierung, aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7 und mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Anwendung auf Wafer (Nutzen) mit einer Vielzahl von Chips (2), die in Reihen angeordnet sind.
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