DE10162676B4

DE10162676B4 - Elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip und einer Umverdrahtungsplatte und Systemträger für mehrere elektronische Bauteile sowie Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10162676B4
Application number: DE10162676A
Authority: DE
Inventors: Jürgen ZACHERL; Martin Reiss
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: DE10162676A1; US20030111719A1; US6933595B2

Abstract

Elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip (2) und einer Umverdrahtungsplatte (3), wobei die Oberseite (4) der Umverdrahtungsplatte (3) mit der aktiven Oberseite (5) des Halbleiterchips (2) durch eine doppelseitig klebende Folie (6) verbunden ist, und wobei die Umverdrahtungsplatte (3) auf ihrer Unterseite (7) Durchgangsöffnungen (8) aufweist, die eine den Halbleiterchip (2) auf der Oberseite (5) einhüllende Kunststoffmasse (9) aufweisen und wobei die Kunststoffmasse (9) als mechanische Klammer (10) für Halbleiterchip (2) und Umverdrahtungsplatte (3) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip und einer Umverdrahtungsplatte und einen Systemträger für mehrere elektronische Bauteile sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Elektronische Bauteile, die im wesentlichen aus einem Halbleiterchip mit darauf angeordneter Umverdrahtungsplatte bestehen, zeigen häufig Ausfallerscheinungen in Form von Mikrorissen in den Ecken des Halbleiterchips und in Form von Verwölbungen der Umverdrahtungsplatte gegenüber der Oberseite des Halbleiterchips bei den verschiedenen Temperaturprozessen. Derartige Verwölbungen können zum vollständigen Versagen des elektronischen Bauteils führen, das gleiche gilt für die Mikrorisse in den Ecken des Halbleiterchips.

Die US 5 849 608 zeigt eine Halbleiterchipverpackung mit einem Halbleiterchip, die unter Verwendung eines Flachleiterrahmens mit einer Chipinsel hergestellt wird. Dabei wird eine Vielzahl von Durchgangslöchern in dem Flachleiterrahmen gebildet, die jeweils den Kontaktflächen des Halbleiterchips entsprechen. Nach dem Aufbringen einer Isolierschicht auf der Chipinsel wird der Halbleiterchip mit seiner aktiven Oberseite mittels einer Klebstoffschicht an einer Seite der Chipinsel befestigt, wobei die Kontaktflächen des Halbleiterchips bezüglich der Durchgangslöcher ausgerichtet werden. Danach wird die passive Rückseite des Halbleiterchips von einer Kunststoffmasse eingehüllt. Anschließend werden Lotbälle auf der gegenüberliegenden Seite der Chipinsel aufgebracht und durch die Durchgangslöcher mit den Kontaktflächen des Halbleiterchips verbunden.

Aus der US 6 097 609 ist eine elektronische Verpackungsanordnung unter Verwendung der Ball Grid Array-Technologie bekannt. Dabei wird ein elektronisches Bauteil auf einem Sockelsubstrat unter Verwendung eines Ball Grid Arrays oder einem Land Grid Arrays angeordnet. Das Sockelsubstrat umfaßt eine Anzahl von in dem Sockelsubstrat eingebetteten Anschlußstiften, die den Kontakten des Ball Grid Arrays oder des Land Grid Arrays entsprechen. Das Sockelsubstrat wird mit einer Anordnung von Lotbällen auf einem Motherboard montiert.

Die DE 37 01 310 A1 offenbart eine Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung von oberflächenmontierbaren integrierten Schaltkreisen. Diese Kontaktierungsvorrichtung enthält einen Zwischenring aus Zebraleitgummi, der zwischen die Anschlußkontakte des Schaltkreisträgers und der Leiterplatte eingesetzt ist. Eine in der Leiterplatte einrastbare Halteklammer nimmt den integrierten Schaltkreis und den Schaltkreisträger auf und drückt im eingerasteten Zustand den Zwischenring zusammen. Über die elektrisch leitenden Scheiben des Zebraleitgummis wird dann die Verbindung zwischen den Paaren zusammengehöriger Anschlußkontakte hergestellt.

In der US 6 265 768 B1 ist ein Verpackungskörper zum Einkapseln eines auf einer Oberseite eines Trägersubstrats angeordneten Halbleiterchips offengelegt. Der Verpackungskörper weist ein Material auf Kunstharzbasis auf. Diese Vergußmasse gliedert sich in einen ersten Bereich, der das Trägersubstrat auf der aktiven Oberseite des Halbleiterchips umgibt und in einen zweiten Bereich, der die Anschlußverbindungen in den Durchgangsöffnungen des Trägersubstrats versiegelt.

Die US 6 297 543 B1 zeigt eine Halbleiterchipverpackung mit einer Vielzahl von Lotbällen als Außenkontakte. Dabei ist ein Flachleiterrahmen mittels eines Klebstoffs mit einer Unterseite eines Halbleiterchips verbunden. Eine Kontaktanschlußfläche des Flachleiterrahmens ist mittels eines Metalldrahts mit einer Kontaktfläche auf dem Halbleiterchip verbunden. Eine Außenkontaktfläche des Flachleiterrahmens ist durch partielles Ätzen der Unterseite des Flachleiterrahmens geformt. Eine Vergußmasse verkapselt den Halbleiterchip mit dem Flachleiterrahmen derart, daß die Außenkontaktflächen aus der Vergußmasse herausragen und daß der Abschnitt unterhalb der Kontaktanschlußflächen abgedeckt ist und der Metalldraht geschützt ist.

Bei der in der US 5 847 446 gezeigten Halbleiterchipverpackung ist die Unterseite eines Halbleiterchips auf einer Halbleiterchip-Befestigungsplatte aufgebracht. Eine Vielzahl von weiterhin vorgesehenen Anschlußleitungen sind mit mittels Bonddrähten mit Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip verbunden. Eine Vergußmasse verkapselt den Halbleiterchip, die Halbleiterchip-Befestigungsplatte, die Bonddrähte und die Endabschnitte der Anschlußleitungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verwölben der Umverdrahtungsplatte bei den verschiedenen Temperaturprozessen und die Gefahr von Mikrorissen in den Ecken der Halbleiterchips weitgehend zu vermeiden und die Ausfallrate der elektronischen Bauteile herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Zur Lösung der obigen Aufgabe wird ein elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip und einer Umverdrahtungsplatte geschaffen, bei dem die Oberseite der Umverdrahtungsplatte mit der aktiven Oberseite des Halbleiterchips durch eine doppelseitig klebende Folie verbunden ist und bei dem die Umverdrahtungsplatte auf ihrer Unterseite Durchgangsöffnungen aufweist, die mit einer Kunststoffmasse aufgefüllt sind. Diese Kunststoffmasse umgibt gleichzeitig den gesamten Halbleiterchip in einhüllender Weise auf der Oberseite der Umverdrahtungsplatte.
Dabei bildet die Kunststoffmasse in den Durchgangsöffnungen der Umverdrahtungsplatte mit der Umhüllung des Halbleiterchips eine mechanische Klammer aus Kunststoff sowohl für den Halbleiterchip als auch für die Umverdrahtungsplatte. Diese mechanische Klammer aus einer Kunststoffmasse hat den Vorteil, dass Verwölbungen der Umverdrahtungsplatte auf dem Halbleiterchip behindert werden. Darüber hinaus hat die klammernde Kunststoffmasse den Vorteil, dass sich Fehlanpassungen der Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips und der Umverdrahtungsplatte nicht in der Weise auswirken können, dass Mikrorisse in den Ecken des Halbleiterchips gebildet werden. Trotz des unsymmetrischen Aufbaus von derartigen Bauteilen in Form von BOC-Gehäusen (board-on-chip-Gehäusen) kann es nicht mehr zu ungleichmäßigen mechanischen Belastungen des BOC-Gehäuses kommen. Durch die Kunststoffklammer kann sich kein erheblicher mechanischer Stress der verschiedenen Bestandteile des BOC-Gehäuses in dem Betriebstemperaturbereich von –55°C bis 125°C für elektronische Bauteile auf diese zerstörend auswirken.
Trotz des relativ unsymmetrischen Aufbaus des erfindungsgemäßen Gehäuses aus Umverdrahtungsplatte und Halbleiterchip kann durch die Klammerwirkung der Kunststoffmasse die Fehlanpassung zwischen Umverdrahtungsplatte und Halbleiterchip bei thermischer Belastung kompensiert werden.
Neben dieser positiven Wirkung der erfindungsgemäßen Kunststoffklammer kann mit den Einführungen der Durchgangsöffnungen der Anteil an Kunststoffmasse im Gehäuse vergrößert werden und ein Rundherum-Kantenschutz durch die Kunststoffmasse erreicht werden. Durch das Einhüllen des Chips in eine Kunststoffmasse werden nicht nur die Kanten des Halbleiterchips gesichert, sondern kann auch die Unterseite vollständig und Oberseiter des Chips teilweise, nämlich in einem Bondkanal von Kunststoffmasse umgeben sein. Darüber hinaus wird eine Schutzschicht des Halbleiterchips beispielsweise aus Polyimid durch die Klammerwirkung der Kunststoffmasse auf Druck- und nicht mehr auf Zugbelastung beansprucht. Somit können sich keine Mikrorisse in dem Halbleiterchip ausbilden. Auch die Auswirkungen der Umverdrahtungsplatte unter Temperaturbelastung ist im wesentlichen unterbunden und wird durch die erfindungsgemäße Anordnung geschwächt.
Somit weist das elektronische Bauteil gemäß der Erfindung folgende Vorteile auf:

– keine oder wesentlich geringere mechanische Belastung des Halbleiterchip,
– keine Verwölbung der Umverdrahtungsplatte während der Prozeßschritte mit Temperatureinfluß,
– geringere Feuchteaufnahme des Gehäuseaufbaus,
– kompletter Kantenschutz des Halbleiterchips
– die empfindliche Schutzschichtkante auf der aktiven Oberseite des Halbleiterchips ist nicht im Kontakt mit dem Klebstoff der doppelseitig klebenden Folie, sondern lediglich in Kontakt mit der Kunststoffmasse, die keine Zugbelastung auf die Schutzschichtkante auf der aktiven Oberseite des Halbleiterchips ausübt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kunststoffmasse eine Gehäusespritzgußmasse für elektronische Halbleiterbauteile ist. Derartige Gehäusespritzgußmassen haben den Vorteil, dass sie nach dem Druckspritzprozess von der Schmelztemperatur abkühlen und dabei stärker schrumpfen, als die Bestandteile des elektronischen Bauteils aus Halbleiterchip und Umverdrahtungsplatte. Somit wirkt auf diese im abgekühlten Zustand eine hohe Druckkraft, die beide einerseits zusammenhält, so dass ein Verwölben gegeneinander nicht auftreten kann und zusätzlich einen Druck sowohl auf die Umverdrahtungsplatte als auch auf den Halbleiterchip ausübt, so dass Zugbelastungen beider Teile im wesentlichen unterbunden werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kunststoffmasse bis zu 15 Vol.% Kurzfasern auf. Diese Kurzfasern haben den Vorteil, dass sie ohne Änderungen des Moldprozesses mit der Gehäusespritzgußmasse im Druckspritzverfahren aufgebracht werden können und gleichzeitig jedoch die Festigkeit gegenüber Zugbelastung des umgebenden und den Chip einhüllenden Kunststoffes deutlich erhöhen. Mit dieser deutlichen Erhöhung ist verbunden, dass die Klammerwirkung sich voll über die Durchgangsöffnungen in der Umverdrahtungsplatte und über die kantenumhüllenden Flächen auswirken kann.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kunststoffmasse bis zu 15 Vol.% Füllstoff aufweist. Dieser Füllstoff kann aus Keramikpartikeln bestehen und Keramikpartikel aus Aluminiumoxid, Siliciumnitrid oder Siliciumkarbid oder Mischungen derselben aufweisen. Mit diesem Füllstoff wird erreicht, dass der Kunststoff einerseits fester wird und andererseits eine erhebliche Zugbelastung aufnehmen kann, oh ne dass die Klammer an empfindlichen Stellen , wie dem Übergang von Umverdrahtungsplatte zu dem Halbleiterchip, zu Bruch geht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kunststoffmasse ein Epoxidharz aufweist. Derartige Epoxidharze können durch ihre spezifische Zusammensetzung genau auf die Erfordernisse der Druckübertragung auf die Komponenten des elektronischen Bauteils, wie Halbleiterchip und Umverdrahtungsplatte abgestimmt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die mit Kunststoffmasse gefüllten Durchgangsöffnungen in der Umverdrahtungsplatte im Randbereich der Umverdrahtungsplatte angeordnet, wobei teilweise der Rand des Halbleiterchips auf der Oberseite der Umverdrahtungsplatte die Durchgangsöffnungen überlappt. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird erreicht, dass die oberste Schicht des Halbleiterchips, nämlich eine Isolationsschicht, in ihrem Kantenbereich von Kunststoffmasse umgeben wird. Diese Isolationsschicht kann aus einer Polyimidschicht, einer Siliciumnitridschicht oder einer Siliciumdioxidschcit bestehen. Sie soll gewährleisten, dass die Leitungen auf der Oberseite des Halbleiterchips vor Kurzschlüssen und äußeren Einflüssen geschützt werden. Durch die Überlappung des Halbleiterchips mit den Durchgangsöffnungen im Randbereich der Umverdrahtungsplatte wird erreicht, dass auf die Kanten der isolierenden Schutzschicht eine Druckeinwirkung der Kunststoffklammmer aufgebaut wird. Diese Druckeinwirkung sorgt dafür, dass die Zugbelastung, die von dem Klebstoff der doppelseitig klebenden Kunststoffolie ausgeht, kompensiert wird. Damit wird gleichzeitig erreicht, dass die Gefahr der Mikrorißbildung innerhalb des Halbleiterchips und insbesondere in seinen Ecken vermindert wird.
In mehreren unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung kann die Klammerwirkung optimiert werden. In einer dieser Ausführungsformen weisen gegenüberliegende Randbereiche der Umverdrahtungsplatte mit Kunststoffmasse gefüllte Durchgangsöffnungen auf. Diese Durchgangsöffnungen sind im Prinzip lange Schlitze, die sich entlang der gegenüberliegenden Randbereiche erstrecken und somit eine Klammer bilden, die ein Verschieben oder Verwölben der Umverdrahtungsplatte vermeiden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Eckbereiche der Umverdrahtungsplatte mit Kunststoffmasse gefüllte winklige Durchgangsöffnungen aufweisen. Derartige Winkel als Durchgangsöffnungen, die anschließend mit Kunststoffmasse gefüllt werden, haben den Vorteil, dass sie insbesondere die sehr empfindlichen Ecken des Halbleiterchips vor Mikrorissen schützen, indem sie thermische Spannungen kompensieren.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, einen Systemträger für mehrere elektronische Bauteile zu schaffen, wobei der Systemträger auf seiner Oberseite mehrere Bauteilpositionen zum Positionieren einer doppelseitig klebenden Folie und zum Anbringen jeweils eines Halbleiterchips in jeder Bauteilposition aufweist. Zusätzlich weist der Systemträger in jeder der Bauteilpositionen und dort insbesondere in den Randseiten der Bauteilpositionen Durchgangsöffnungen zum Einbringen einer mechanischen Klammer aus Kunststoff auf.
Derartige Durchgangsöffnungen können teilweise zylindrisch sein, das heißt es sind einfache Bohrungen durch die Umverdrahtungsplatte und damit durch den Systemträger hindurch. Der Systemträger ist damit gleichzeitig in jeder Bauteilposition der Lieferant für die Umverdrahtungsplatte, das heißt das Material des Systemträgers und der Schichtaufbau des Systemträgers entspricht dem Material und dem Schichtaufbau der Umverdrahtungsplatte, so dass die Bauteilposition des Systemträgers gleichzeitig die Umverdrahtungsplatte für jedes einzelne elektronische Bauteil darstellt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Durchgangsöffnungen teilweise streifenförmig ausgebildet sind. Diese Streifen sind im Randbereich angeordnet und verlaufen parallel zur Kante der Bauteilpositionen und sind Durchgangsöffnungen, so dass sie von der Oberseite des Systemträgers aus mit Kunststoff befüllt werden können, der dann bis zur Unterseite des Systemträgers, auf der die Durchgangsöffnungen zu sehen sind, durchdringt.
Neben streifenförmigen und zylindrischen Durchgangsöffnungen sind auch teilweise winklige Durchgangsöffnungen vorgesehen, die insbesondere in den Eckbereichen der Umverdrahtungsplatte angeordnet sind. Eine derartige Anordnung in den Eckbereichen umklammert insbesondere auch die empfindlichen Eckbereiche jedes einzelnen elektronischen Halbleiterchips sobald die Umverdrahtungsleitungen mit den entsprechenden Chips verbunden sind und eine Moldmasse von der Chipseite aus durch die Durchgangsöffnungen hindurch eingebracht worden ist.
Neben den eine Klammerfunktion ausübenden Durchgangsöffnungen im Randbereich jeder Bauteilposition des Systemträgers weist der Systemträger in jeder Bauteilposition als weitere Durch gangsöffnung einen Bondkanal auf. Dieser Bondkanal hat mit der spannungsentlastenden Klammerfunktion nichts zu tun, er ist vielmehr erforderlich, um die mikroskopisch kleinen Kontaktflächen des Halbleiterchips über Bondverbindungen und Umverdrahtungsleitungen auf makroskopische Außenkontaktflächen zu vergrößern. Diese Außenkontaktflächen sind auf der Umverdrahtungsplatte und deren Unterseite gleichmäßig verteilt, und zwar in Zeilen und Spalten, und liefern somit wesentlich größere Zugriffsmöglichkeiten auf die elektronische Schaltung des Halbleiterchips als die mikroskopisch kleinen Kontaktflächen unmittelbar auf dem Halbleiterchip.
In diesem Zusammenhang bedeutet mikroskopisch klein eine Abmessung im Mikrometerbereich, die nur noch unter einem Lichtmikroskop meßbar ist, während makroskopische Abmessungen bedeuten, dass diese bereits mit bloßem Auge erkennbar und mit einfachen Hilfsmitteln meßbar sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Systemträger in jeder Bauteilposition auf seiner Unterseite Umverdrahtungsleitungen mit Bondenden und Außenkontaktflächen auf. Diese Bondenden können einerseits verlängerte Umverdrahtungsleitungen sein, die als Leitungsbrücken über den Bondkanal geführt sind und somit unmittelbar als Flachleiter auf die Kontaktflächen des Halbleiterchips bondbar sind oder diese Bondenden können auch am Rand des Bondkanals direkt enden, so dass es erforderlich wird, Bonddrähte einzusetzen, um die Bondenden mit den mikroskopisch kleinen Kontaktflächen des Halbleiterchips zu verbinden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers weist folgende Verfahrensschritte auf.

– Bereitstellen einer Kernplatte aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit einer strukturierten Metallschicht, die Umverdrahtungsleitungen mit Bondenden und mit Außenkontaktflächen in mehreren Bauteilpositionen auf der Unterseite der Kernplatte aufweist,
– Aufbringen einer Isolationsschicht auf die Unterseite der Kernplatte unter Freilassen der Bondenden und der Außenkontaktflächen für Bondverbindungen bzw. Außenkontakte auf den Enden der Umverdrahtungsleitungen,
– Einbringen von Durchgangsöffnungen in jeder Bauteilposition einmal als Bondkanal und zum anderen in den Randbereichen jeder Bauteilposition zur Aufnahme einer mechanischen Klammer aus einer Kunststoffmasse.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mit dem Systemträger bereits alle Voraussetzungen geschaffen werden, um ein erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil an mehreren Bauteilpositionen positionieren zu können. Dabei hat dieses Verfahren den besonderen Vorteil, dass die für das erfindungsgemäße elektronische Bauteil erforderlichen Durchgangsöffnungen gleichzeitig in einem Schritt mit der Herstellung der Bondkanalöffnungen erfolgen kann. Somit sind keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich, um einen geeigneten Systemträger herzustellen.
Da die Oberflächen der Metallschicht nicht gleichzeitig für ein Bonden und für ein Aufbringen von Außenkontakten geeignet sind, ist in weiteren Verfahrensschritten vorgesehen, dass auf die freigelassenen Bondenden eine bondbare Beschichtung aufgebracht wird. Außerdem kann danach oder davor auf die freigelassenen Außenkontaktflächen eine Lotbeschichtung aufgebracht werden. Sowohl die bondbare Beschichtung als auch die Lotbeschichtung können vor oder auch nach dem Einbringen der Durchgangsöffnungen in dem Randbereich jeder Bauteilposition für die Kunststoffklammer und für den Bondkanal erfolgen.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass das Einbringen von Durchgangsöffnungen in jeder Bauteilposition des Systemträgers mittels Stanztechnik erfolgt. Eine derartige Stanztechnik hat sich bereits bewährt, so dass mit dieser Stanztechnik gleichzeitig und parallel viele Bauteilpositionen eines Systemträgers mit einem einzigen Stanzvorgang hergestellt werden können.
Bei einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens erfolgt das Einbringen von Durchgangsöffnungen in jeder Bauteilposition des Systemträgers mittels Laserabtrag. Ein derartiger Laserabtrag ist insbesondere dann angebracht, wenn das Bonden durch Bonden von verlängerten Umverdrahtungsleitungen im Bondkanal erfolgen soll, das heißt, dass die Metallschicht auf der Umverdrahtungsplatte unmittelbar derart strukturiert ist, dass sich Leiterbahnbrücken über dem Bondkanal ausbilden, die nun durch einen Laserabtrag in schonender Weise freigelegt werden können. Dieser Laserabtrag kann gleichzeitig neben dem Bondkanal auch für die Durchgangsöffnungen im Randbereich jeder Bauteilposition des Systemträgers eingesetzt werden.
Das Herstellen des elektronischen Bauteils weist zusätzlich zum Herstellen eines Systemträgers noch folgende Verfahrensschritte auf.

– Aufbringen einer strukturierten doppelseitig klebenden Folie mit Öffnungen in jeder Bauteilposition auf die Oberseite des Systemträgers, wobei die doppelseitig kle bende Folie kleiner als eine auf der Oberseite des Halbleiterchips angeordnete Schutzschicht ausgebildet ist,
– Aufbringen eines Halbleiterchips mit seiner aktiven Oberseite auf die doppelseitig klebende Folie,
– Herstellen von Bondverbindungen zwischen den Umverdrahtungsleitungen auf der Unterseite des Systemträgers und Kontaktflächen auf der aktiven Oberseite des Halbleiterchips im Bereich des Bondkanals in jeder Bauteilposition des Systemträgers,
– Aufbringen einer Kunststoffmasse zum Einhüllen des Halbleiterchips auf der Oberseite des Systemträgers und zum Auffüllen des Bondkanals sowie der Durchgangsöffnungen in den Randbereichen jeder Bauteilposition des Systemträgers,
– Auftrennen des Systemträgers mit mehreren Halbleiterchips, der von einer geschlossenen Kunststoffmasse bedeckt ist, in einzelne elektronische Bauteile.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mit einer begrenzten Zahl von Verfahrensschritten neben dem Auffüllen des Bondkanals auch gleichzeitig die Klammer aus Kunststoff in den Durchgangsöffnungen jeder Bauteilposition hergestellt werden kann. Darüber hinaus hat das Verfahren den Vorteil, dass der gesamte Systemträger für alle Bauteilpositionen mit einer geschlossenen Kunststoffmasse bedeckt wird, so dass äußerst geringe Anforderungen an die Spritzgußform zu stellen sind. Erst in einem letzten oder vorletzten Verfahrensschritt wird dann der Systemträger mit Kunststoffmasse und eingebetteten Halbleiterchips und Bondverbindungen in einzelne elektronische Bauteile getrennt. Diese elektronischen Bauteil können bereits Außenkontakte aufweisen, wenn vor dem Auftrennen des Systemträgers in den einzelnen Positionen der Außenkontakt flächen der Umverdrahtungsleitungen derartige Außenkontakte in Form von Lotbällen aufgebracht wurden.
Wenn der Systemträger bereits Leitungsbrücken über jeden der Bondkanäle aufweist, die zu den Kontaktflächen des Halbleiterchips ausgerichtet sind, so kann beim Herstellen der Bondverbindungen ein Verfahren angewandt werden, bei dem lediglich diese Leitungsbrücken an Sollbruchstellen aufgetrennt und dann mit einem einfachen Bondschritt auf die Kontaktflächen des Halbleiterchips gepreßt werden.
Weist der Systemträger keine derartigen Leitungsbrücken über den Bondkanälen auf, so wird von den Bondenden aus, die mit einer bondbaren Beschichtung beschichtet sein können, ein Bonddraht gebonded und zu der Kontaktfläche auf dem Halbleiterchip geführt. Bei beiden Bondverfahren können in einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens das Thermosonicbonden, das Ultraschallbonden oder das Thermokompressionsbonden eingesetzt werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit dieser Erfindung ein Systemträger vorliegt, der es zuläßt, dass der Halbleiterchip sowohl an der Kante als auch an der Ober- und Unterseite komplett mit Kunststoffmasse umgeben ist und gleichzeitig diese Kunststoffmasse in die Umverdrahtungsplatte in jeder Bauteilposition des Systemträgers eingreift und eine Klammer bildet, welche die Umverdrahtungsplatte und den Halbleiterchip zusammenhält. Dabei wird gleichzeitig die doppelseitig klebende Folie daran gehindert, eine Zugbelastung in den Halbleiterchip über eine Schutzschicht zu induzieren, da die Kanten der obersten Schicht des Halbleiterchips, nämlich die Kanten der Schutzschicht nun von der Kunststoffmasse der Klammer aufgenommen werden.
Somit kann ähnlich wie beim LOC-Package (lead frame on cip) die Kunststoffmasse so ausgewählt werden, dass sie auf die Schutzschichtkante während eines Stresstestes nur einen Druck-, aber keine Zugbelastung ausübt. Außerdem kann das Design der Kunststoffmasse so gewählt werden, dass eine Verwölbung des Substrats unter einer Temperaturbelastung, wie Wärmeschritten, nicht mehr oder äußerst geschwächt stattfindet. Somit ist auch das Problem der Mikrorisse in den Ecken des Halbleiterchips aufgrund von Zugbelastung, die bisher aufgrund der Fehlanpassung zwischen Halbleiterchip und doppelseitig klebender Folie bestanden, weitgehend gelöst und die teilweise große Verwölbung des Substrats während der verschiedenen Temperaturprozesse ist unterbunden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teilbereich eines elektronischen Bauteils einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt eine schematische Untersicht auf das elektronische Bauteil der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1,
3 zeigt eine schematische Untersicht auf einen Teilbereich eines Systemträgers für den Aufbau eines elektronischen Bauteils gemäß 1,
4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers nach dem Aufsetzen eines Halbleiterchips und dem Herstellen von Bondverbindungen,
5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers nach dem Aufbringen einer Kunststoffmasse,
6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers nach dem Aufbringen von Außenkontakten,
7 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
8 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
9 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teilbereich eines elektronischen Bauteils 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Halbleiterchip, auf dem bei diesem elektronischen Bauteil 1 eine Umverdrahtungsplatte 3 angeordnet ist. Die Umverdrahtungsplatte 3 wird von einer doppelseitig klebenden Folie 6 auf der aktiven Oberseite des Halbleiterchip 2 unter Freilassung eines Bondkanals 23 fixiert. Die aktive Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 weist im Bereich des Bondkanals Kontaktflächen 34 auf.
Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet die Oberseite der Umverdrahtungsplatte 3. Die Unterseite der Umverdrahtungsplatte 3 wird mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Zwischen der Unterseite 7 der Umverdrahtungsplatte 3 und der Oberseite 4 der Umverdrahtungsplatte 3 sind mehrere Schichten angeordnet. Das Bezugszeichen 27 kennzeichnet eine Kernplatte der Umverdrahtungsplatte 3. Diese Kernplatte 27 weist einen faserverstärkten Kunststoff auf. Diese Kernplatte 27 ist auf ihrer Unterseite mit einer Metallschicht 28 beschichtet, diese Metallschicht 28 ist in Umverdrahtungsleitungen 24 strukturiert. Die Umverdrahtungsleitungen 24 verbinden Bondenden 25 im Randbereich des Bondkanals 23 mit Außenkontaktflächen 26, die über die Unterseite 7 der Umverdrahtungsplatte 3 in Zeilen und Spalten verteilt sind.
Das Bezugszeichen 32 kennzeichnet eine Lotbeschichtung auf den Außenkontaktflächen 26 und das Bezugszeichen 31 kennzeichnet eine bondbare Beschichtung auf den Bondenden 25 der Umverdrahtungsleitungen 24. Unmittelbar auf der strukturierten Metallschicht 28 ist unter Freilassung von Bondenden 25 und von Außenkontaktflächen 26 als unterste Schicht auf der Unterseite 7 der Umverdrahtungsplatte 3 eine Isolationsschicht 29 angeordnet. Dieser Schichtaufbau der Umverdrahtungsplatte 3 aus einer Isolationsschicht 29, einer darunterliegenden strukturierten Metallschicht 28 und einer Kernplatte 27, welche diese Schichtfolge trägt, weist eine Fehlanpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Kernplatte 27 der Umverdrahtungsplatte 3 und dem Halbleitermaterial des Halbleiterchips 2 auf.
Um dieser Fehlanpassung entgegenwirken zu können, weist die Umverdrahtungsplatte 3 in ihren Randbereichen Durchgangsöff nungen 8 auf. Diese Durchgangsöffnungen 8 sind mit einer Kunststoffmasse 9 aufgefüllt, die gleichzeitig den Halbleiterchip 2 auf der Oberseite 4 der Umverdrahtungsplatte 3 umhüllt. Dabei bildet die Kunststoffmasse 9 eine mechanische Klammer 10 zwischen Halbleiterchip 2 und dem Randbereich der Umverdrahtungsplatte 3 aus, so dass die obenerwähnte thermische Fehlanpassung durch die Klammer 10 kompensiert wird. Um mechanisch die als Klammer 10 dienende Kunststoffmasse 9 zu verstärken, kann diese Kunststoffmasse Kurzfasern bis zu 15 Vol.% aufweisen. Die Mischung aus Kurzfasern und Kunststoffmasse kann störungsfrei in einem Arbeitsschritt vergossen werden und die Festigkeit der Klammer erheblich steigern.
Auf der Oberseite 4 der Umverdrahtungsplatte 3 ist unter Freilassung des Bondkanals 23 und unter Freilassung der Durchgangsöffnungen 8 die doppelseitig klebende Folie aufgebracht. Diese doppelseitig klebende Folie 6 ist dreischichtig in dieser Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. Das Kernmaterial 44 der doppelseitig klebenden Folie 6 besteht im wesentlichen aus einem Polytetrafluorethylengewebe. Die Oberseite und die Unterseite des Polytetrafluorethylengewebes sind mit einem Klebstoff auf Epoxidbasis beschichtet, wobei die Unterseite mit der Umverdrahtungsplatte 3 adhäsiv verbunden ist und die Oberseite mit ihrem Klebstoff die aktive Oberseite des Halbleiterchips 2 fixiert. Dabei ist die doppelseitig klebende Folie 6 derart bemessen, dass sie eine oberste Schutzschicht 39 des Halbleiterchips 2 nicht vollständig bedeckt. Vielmehr bleiben die Flächen im Bereich der Kanten 40 dieser Schutzschicht frei von adhäsivem Klebstoff. Gleichzeitig sind die Durchgangsöffnungen 8 im Randbereich der Umverdrahtungsplatte 3 derart bemessen, dass der Halbleiterchip 2 mit seinem Randbereich die Durchgangsöffnungen 8 überlappt. Somit können die Kanten 40 der Schutzschicht 39 vollständig mit Kunststoffmasse 9 umgeben werden. Dadurch wirkt die mechanische Klammer 10 aus Kunststoffmasse auch auf die Kanten 40 der Schutzschicht 39 und verhindert somit eine Zugbelastung durch den Klebstoff auf der Oberseite der Schutzschicht 39 und verhindert damit gleichzeitig eine Zugbelastung des darunterliegenden monokristallinen Halbleiterchips 2.
Der Klebstoff ist somit mit seiner Oberseite lediglich auf die aktive Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 gepreßt, aber nicht auf den Kantenbereich. Dabei wird lediglich die Oberfläche der Schutzschicht 39 aus Siliciumnitrid, Siliciumkarbid oder einem Polyimid auf die aktive Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 in den Klebstoff der doppelseitig klebenden Folie 6 eingeprägt. Die Klebstoffschicht auf der Unterseite der doppelseitig klebenden Folie 6 ist unmittelbar auf die Kernplatte 27 der Umverdrahtungsplatte 3 fixiert. Somit ermöglicht der Aufbau der Umverdrahtungsplatte 3 in Verbindung mit der Kunststoffmasse 9 eine Verringerung der Bauteilhöhe des gesamten Bauteils.
Bei einem symmetrischen Aufbau der Umverdrahtungsplatte 3 wäre sowohl auf der Oberseite der Kernplatte 27 als auch auf der Unterseite der Kernplatte 27 eine Isolationsschicht vorzusehen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jedoch lediglich die Unterseite 7 der Umverdrahtungsplatte 3 mit einer Isolationsschicht 39 versehen. Somit wird mit dieser Ausführungsform der Erfindung ein sehr kompakter Aufbau erreicht. Ferner weist die Unterseite des Bauteils eine geschlossene Kunststoffschicht auf, so dass gegenüber vollständig verpackten elektronischen Bauteilen auch hier ein Raumgewinn zu verzeichnen ist.
Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform nach 1 ist, dass die Höhen der Kunststoffmasse 9 in den Durchgangsöffnungen 8 mit der Höhe der Kunststoffmasse 41 in dem Bondkanal 23 aufeinander angepaßt werden können. Dadurch kann beim Anbringen des elektronischen Bauteils 1 auf einem übergeordneten Leiterplattensystem die Anschmelzung der Außenkontakte 30 in Form von Lötbällen 36 auf den Außenkontaktflächen 26 auf die Höhe der Kunststoffmasse 9 der Durchgangsöffnungen 8 beziehungsweise auf die Höhe der Kunststoffmasse 41 in dem Bondkanal 23 begrenzt werden.
2 zeigt eine schematische Untersicht auf ein elektronisches Bauteil 1 der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Die hier gezeigte Unterseite des elektronischen Bauteils 1 weist sechzig Außenkontakte 30 auf. Diese sechzig Außenkontakte 30 sind in sechs Zeilen und zehn Spalten angeordnet und lassen im Zentrum des elektronischen Bauteils 1 einen mit einer gestrichelten Linie gekennzeichneten Bondkanal 23 frei. In diesem Bondkanal 23, bei dem die aktive Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 skizziert ist, sind auf der aktiven Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 Kontaktflächen 34 angeordnet. Diese Kontaktflächen 34 sind über Bondverbindungen 33 mit den Bondenden 25 der Umverdrahtungsleitungen 24 verbunden. Die Umverdrahtungsleitungen 24 führen von den mikroskopisch kleinen Bondenden 25 zu makroskopischen Außenkontaktflächen 26, auf denen über eine Lotbeschichtung 32 Lotbälle 36 als Außenkontakte 30 fixiert sind.
Die in 2 gezeigten Umverdrahtungsleitungen 24 sind nur dann zu sehen, wenn die Isolationsschicht 29, die als Lötstoppschicht auf den Umverdrahtungsleitungen 24 liegt, transparent ist. Ähnliches gilt für den mit einer gestrichelten Linie begrenzten Bondkanal 23 und die darin angeordneten Kontaktflächen 34, die von einer undurchsichtigen Kunststoffmasse 41 bedeckt sind und üblicherweise nicht sichtbar sind. In der 2 sind sie nur deshalb skizziert, um die Verbindung von den Kontaktflächen 34 des Halbleiterchips 2 zu den Außenkontaktflächen 36 für die Außenkontakte 30 sichtbar zu machen.
Das kennzeichnende dieser Unterseite des elektronischen Bauteils 1 der ersten Ausführungsform sind die Durchgangsöffnungen 8 im Randbereich der Umverdrahtungsplatte 3, die mit der Kunststoffmasse 9 aufgefüllt sind, welche auch den Halbleiterchip 2, dessen Außenrand mit einer strichpunktierten Linie 45 markiert ist, einhüllen. Die Durchgangsöffnungen 8 in der Umverdrahtungsplatte 3 sind derart in dem Randbereich der Umverdrahtungsplatte 3 angeordnet, dass sie teilweise von dem Halbleiterchip 2 überlappt werden. Damit wird, wie oben erwähnt, erreicht, dass die auf der Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 angeordnete Schutzschicht 39 mit ihren Kanten 40 in den Wirkungsbereich der Kunststoffklammer 10, die aus der Kunststoffmasse 9 gebildet wird, hineinragt. Somit ist es möglich, die von der Klebstoffschicht der doppelseitig klebenden Folie 6 induzierte Zugspannung auf die Schutzschicht 39 und damit auf den Halbleiterchip 2 durch die Kunststoffklammer 10 zu kompensieren, so dass die Zugbelastung des Halbleiterchips 2 bei thermischer Beanspruchung vermindert ist.
Ferner zeigt die Untersicht auf das elektronische Bauteil in 2 eine Verbindungsöffnung 46 in der Umverdrahtungsplatte 3 von den Durchgangsöffnungen 8 in dem Randbereich der Umverdrahtungsplatte 3 zu einer Durchgangsöffnung 47 für den Bondkanal 23. Diese Verbindungsöffnung 46 ermöglicht es, dass die Kunststoffmasse 9 mit einem einzigen Spritzgußschritt auch den Bondkanal 23 auffüllt.
3 zeigt eine schematische Untersicht auf einen Teilbereich eines Systemträgers 20 für den Aufbau eines elektronischen Bauteils 1 gemäß 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Die Unterseite dieses Teilstücks eines Systemträgers 20 zeigt mehrere Bauteilpositionen 22. Jede Bauteilposition 22 weist eine Durchgangsöffnung in ihrem Zentrum auf, die als Bondkanalöffnung 47 in jeder Bauteilposition 22 dient. Ferner weist der Systemträger 20 einen Randstreifen 48 auf, der mit äquidistant angeordneten Perforationsöffnungen 49 versehen ist. Dieser Randstreifen 48 mit seiner Perforation dient dem Weitertransport des Systemträgers 20 in den unterschiedlichen Verarbeitungsanlagen und dient gleichzeitig der Justage und der Ausrichtung des Systemträgers 20 in diesen Anlagen.
In den Randbereichen jeder Bauteilposition 22 sind zusätzliche Durchgangsöffnungen 8 vorgesehen, die mit Kunststoffmasse 9 auffüllbar sind und die derart dimensioniert sind, dass ein Halbleiterchip 2 diese Durchgangsöffnungen 8 teilweise überlappen kann. Außerdem ist in jeder Bauteilposition 22 eine Umverdrahtungsebene aus Umverdrahtungsleitungen 24, Bondenden 25 und Außenkontaktflächen 26 vorgesehen. Die Umverdrahtungsleitungen 24 sind von einer Isolationsschicht 29 abgedeckt.
Diese Isolationsschicht 29 lässt lediglich die Außenkontaktflächen 26 und die Bondenden 25 frei und wirkt als Lötstoppschicht beim Anbringen von Außenkontakten.
Die Bondenden 25 der Umverdrahtungsleitungen 24 können mit einer bondbaren Beschichtung 31 bedeckt sein. Ebenso kann auf den Außenkontaktflächen 26 eine Lotbeschichtung 32 angeordnet sein. Das Anbringen sowohl der Lotbeschichtung 32 als auch der bondbaren Beschichtung auf den Bondenden 25 kann parallel für sämtliche Außenkontaktflächen 26 bzw. Bondenden 25 auf dem Systemträger 20 durchgeführt werden. Üblicherweise sind die von einer Isolationsschicht 29 bedeckten Umverdrahtungsleitungen 24 nicht sichtbar, es sei denn die Isolationsschicht 29 ist durchscheinend oder transparent.
Mit den strichpunktierten Linien 50 werden die Trennspuren angedeutet, die beim Zerteilen des Systemträgers 20 in einzelne Umverdrahtungsplatten 3 auftreten. Üblicherweise erfolgt ein Durchtrennen entlang der Trennlinien 50 jedoch erst, nachdem das elektronische Bauteil in jeder Bauteilposition 22 vollständig aufgebaut ist, da dadurch die Verfahrensschritte zur Herstellung eines elektronischen Bauteils parallel auf dem Systemträger 20 durchgeführt werden können.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers, wie er in 3 gezeigt wird, weist mehrere Verfahrensschritte auf. Zunächst wird eine Kernplatte 27 aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit einer strukturierten Metallschicht 28 auf ihrer Unterseite zur Verfügung gestellt. Die Umverdrahtungsleitungen 24 mit Bondenden 25 und Außenkontaktflächen 26 sind darauf in mehreren Bauteilpositionen 22 ausgebildet. Auf diese Kernplatte 27 wird unter Freilassung der Bondenden 25 und der Außenkontaktflächen 26 eine Isolationsschicht 29 aufge bracht. Diese Isolationsschicht 29 kann gleichzeitig als Lötstoppschicht eingesetzt werden, um die Umverdrahtungsleitungen 24 vor einem Lot von Außenkontakten zu schützen.
Das Einbringen der Durchgangsöffnungen 8 für die Kunststoffklammer 10 in den Randbereichen einer jeden Bauteilposition 22 sowie der Bondkanalöffnungen 47 kann mittels Stanzen erfolgen.
Ein selektives Aufbringen der Isolationsschicht 29 kann mittels Drucktechnik erfolgen. Wird die Isolationsschicht 29 zunächst als geschlossene Schicht aufgebracht, so kann das Freilegen der Bondenden 25 und der Außenkontaktflächen 26 mittels selektivem Laserabtrag der Isolationsschicht 29 oder durch eine Photolithographietechnik erfolgen.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers 20 nach dem Aufsetzen eines Halbleiterchips 2 und dem Herstellen der Bondverbindungen 33. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Die 4 zeigt im Querschnitt einen Zwischenschritt vom Systemträger zum elektronischen Bauteil und verdeutlicht die Anordnung zwischen Durchgangsöffnung 8 für eine Kunststoffklammer und dem Rand des Halbleiterchips 2. Der Halbleiterchip 2 ragt mit seinem Rand und mit seiner Schutzschicht 39 insbesondere mit der Kante 40 der Schutzschicht 39 in den Bereich der Durchgangsöffnung 8 hinein. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beim einseitigen Vergießen des Systemträgers 20 mit Klebefolie 6 und Halbleiterchip 2 die dabei entstehende Kunststoffklammer die Kanten 40 der Schutzschicht 39 eben falls umschließt, so dass die Zugwirkung der Klebefolie 6 auf die Oberseite 5 des Halbleiterchips 2 kompensiert wird.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers 20 nach dem Aufbringen einer Kunststoffmasse 9. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Bei dem Einbringen der Kunststoffmasse, wie es in 5 gezeigt wird, entsteht sowohl die mechanische Klammer 10 aus Kunststoff, die den Halbleiterchip umgibt, als auch die Abdeckung mit Kunststoffmasse 9 in dem Bondkanal 23. Das Vordringen der Kunststoffmasse 9, sowohl in die Durchgangsöffnungen zur Bildung der Kunststoffklammer 10 als auch in den Bereich des Bondkanals 23, wird über die in 2 gezeigte Verbindungsöffnung 46 erreicht. Die Kunststoffmasse 9 kann zur Verstärkung mit Kurzfasern versehen sein, um die Festigkeit der Kunststoffklammer 10 zu erhöhen. Derartige Kurzfasern können bis zu 15 Vol.% der Kunststoffmasse einnehmen. Eine andere Möglichkeit, die Festigkeits- und Verschleißfestigkeitseigenschaften des elektronischen Bauteils 1 zu erhöhen besteht darin, den Kunststoff mit Keramikpartikeln aufzufüllen.
6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teilbereichs eines Systemträgers 20 nach dem Aufbringen von Außenkontakten 30. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Die Außenkontakte 30 können gleichzeitig für alle Bauteile eines Systemträgers 20 aufgebracht werden, indem Lotbälle 36 auf den mit einer Lotbeschichtung 32 versehenen Außenkontaktflächen 26 aufgebracht werden. Durch Erhitzen des Systemträgers 20 können dann sämtliche Lotbälle 36 in einem Schritt zu Außenkontakten 30 aufgelötet werden.
Da die Kunststoffmasse 9 einseitig auf dem gesamten Systemträger unter Einhüllen der Halbleiterchips 2 aufgebracht wird, kann durch einen einzigen Trennschritt der Systemträgers 20 mit Halbleiterchips und aufgebrachten Lotaußenkontakten 30 zu einzelnen funktionsfähigen elektronischen Bauteilen 1 vereinzelt werden.
7 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils 1 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der Unterschied dieser zweiten Ausführungsform nach 7 gegenüber der ersten Ausführungsform nach 1 besteht darin, dass lediglich eine einfache Klammer 10 aus Kunststoffmasse 9 in dieser Ausführungsform gebildet wird, da lediglich auf den Längsseiten des elektronischen Bauteils 1 zwei langgestreckte Durchgangsöffnungen 8 auf gegenüberliegenden Randbereichen angebracht sind. Um jedoch gleichzeitig mit der Bildung der mechanischen Klammer 10 auch den Bondkanal 23 mit Kunststoffmasse 9 zu füllen, sind auch bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung Verbindungsöffnungen 46 von der Halbleiterchipseite der Umverdrahtungsplatte zur Bondkanalseite der Umverdrahtungsplatte 3 vorgesehen.
8 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils 1 einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen liegt darin, dass in dieser Ausführungsform diagonale Klammern 10 ausgebildet werden, indem in allen vier Eckbereichen 12, 13, 14 und 15 winkelförmige Durchgangsöffnungen 16, 17, 18 und 19 vorgesehen werden. Eine derartige über die Diagonalen wirkende Klammer hat den Vorteil, dass die hoch belasteten Ecken des Halbleiterchips 2 vor Mikrorissen geschützt werden, da durch diese diagonale Klammerung Zugspannungen auf diese Eckbereiche des Halbleiterchips 2 vermieden werden. Auch bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung sind wieder Verbindungsöffnungen 46 vorgesehen, um mit der Herstellung der mechanischen Klammer 10 den Bondkanal 23 mit Kunststoffmasse 9 aufzufüllen.
9 zeigt eine schematische Untersicht eines elektronischen Bauteils 1 einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Ein Unterschied der vierten Ausführungsform der Erfindung nach 9 besteht darin, dass eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 8 zur Ausbildung von mechanischen Klammern in den Randbereichen der Umverdrahtungsplatte 3 eingebracht sind. Dabei werden scharfe Kanten vermieden, um Kerbwirkungen auf die Kunststoffmasse 9 der zu bildenden Kunststoffklammern 10 weitestgehend zu vermeiden.

1: elektronisches Bauteil
2: Halbleiterchip
3: Umverdrahtungsplatte
4: Oberseite der Umverdrahtungsplatte
5: aktive Oberseite des Halbleiterchips
6: doppelseitig klebende Folie
7: Unterseite der Umverdrahtungsplatte
8: Durchgangsöffnungen
9: Kunststoffmasse
10: mechanische Klammer
12, 13, 14, 15: Eckbereiche der Umverdrahtungsplatte
16, 17, 18, 19: winklige Durchgangsöffnungen
20: Systemträger
21: Oberseite des Systemträgers
22: Bauteilpositionen
23: Bondkanal
24: Umverdrahtungsleitungen
25: Bondenden
26: Außenkontaktflächen
27: Kernplatte
28: Metallschicht
29: Isolationsschicht
30: Außenkontakte
31: bondbare Beschichtung
32: Lotbeschichtung
33: Bondverbindungen
34: Kontaktflächen
35: Bonddrähte
36: Lotbälle
39: Schutzschicht
40: Kanten der Schutzschicht
41: Kunststoffmasse im Bondkanal
44: Kernmaterial der Folie
45: strichpunktierte Linie für den Außenrand des Halb
: leiterchips
46: Verbindungsöffnung in der Umverdrahtungsplatte
47: Bondkanalöffnung
48: Randstreifen des Systemträgers
49: Perforationsöffnungen des Systemträgers
50: strichpunktierte Linie als Trennspur

Claims

Elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip (2) und einer Umverdrahtungsplatte (3), wobei die Oberseite (4) der Umverdrahtungsplatte (3) mit der aktiven Oberseite (5) des Halbleiterchips (2) durch eine doppelseitig klebende Folie (6) verbunden ist, und wobei die Umverdrahtungsplatte (3) auf ihrer Unterseite (7) Durchgangsöffnungen (8) aufweist, die eine den Halbleiterchip (2) auf der Oberseite (5) einhüllende Kunststoffmasse (9) aufweisen und wobei die Kunststoffmasse (9) als mechanische Klammer (10) für Halbleiterchip (2) und Umverdrahtungsplatte (3) ausgebildet ist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (9) eine Gehäusespritzgußmasse für elektronische Halbleiterbauteile ist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (9) bis zu 15 Vol.% Kurzfasern aufweist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (9) bis zu 15 Vol.% einen Füllstoff aufweist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in der Kunststoffmasse (9) Keramikpartikel aufweist.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in der Kunststoffmasse (9) als Keramikpartikel Aluminiumoxid, Siliciumnitrid oder Siliciumkarbid oder Mischungen derselben aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (9) ein Epoxidharz aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse (9) ein Gemisch aus Siliconkunststoff und Epoxidharz aufweist.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Kunststoffmasse (9) gefüllten Durchgangsöffnungen (8) in der Umverdrahtungsplatte (3) im Randbereich der Umverdrahtungsplatte (3) angeordnet sind, wobei teilweise der Rand des Halbleiterchips (2) auf der Oberseite (4) der Umverdrahtungsplatte (3) die Durchgangsöffnungen (8) überlappt.
Elektronisches Bauteil nach einem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Kunststoffmasse (9) gefüllten Durchgangsöffnungen (8) bei teilweiser Überlappung des Randbereichs des auf der Oberseite (4) der Umverdrahtungsplatte (3) angeordneten Halbleiterchips (2) mit den Durchgangsöffnungen (8) streifenförmig im Randbereich der Umverdrahtungsplatte (3) angeordnet sind.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Randbereiche der Umverdrahtungsplatte (3) mit Kunststoffmasse (9) gefüllte Durchgangsöffnungen (8) aufweisen.
Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckbereiche (12, 13, 14, 15) der Umverdrahtungsplatte (3) mit Kunststoffmasse (9) gefüllte winklige Durchgangsöffnungen (16, 17, 18, 19) aufweisen.
Systemträger für mehrere elektronische Bauteile (1), wobei der Systemträger (20) auf seiner Oberseite (21) mehrere Bauteilpositionen (22) zum Positionieren einer doppelseitig klebenden Folie (6) und zum Anbringen jeweils eines Halbleiterchips (2) in jeder Bauteilposition (22) aufweist, und in Randbereichen jeder Bauteilposition (22) Durchgangsöffnungen (8) zum Einbringen einer mechanischen Klammer (10) aus Kunststoffmasse (9) aufweist, wobei der Systemträger (20) in jeder Bauteilposition (22) als weitere Durchgangsöffnung einen Bondkanal (23) aufweist und wobei der Systemträger (20) in jede Bauteilposition (22) auf seine Unterseite (7) Umvordrahtungsleitungen (2) mit Bondenden (25) und Außenkontaktflächen (26) aufweist.
Systemträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (8) teilweise zylindrische sind.
Systemträger nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (8) teilweise streifenförmig sind.
Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (8) teilweise winklig und in den Eckbereichen (12, 13, 14, 15) der Umverdrahtungsplatte (3) angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers, das folgende Verfahrensschritte aufweist – Bereitstellen einer Kernplatte (27) aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit einer strukturierten Metallschicht (28), die Umverdrahtungsleitungen (24) mit Bondenden (25) und mit Außenkontaktflächen (26) in mehreren Bauteilpositionen (22) auf der Unterseite der Kernplatte (27) aufweist, – Aufbringen einer Isolationsschicht (29) auf der Unterseite der Kernplatte (27) unter Freilassen der Bondenden (25) und der Außenkontaktflächen (26) für Bondverbindungen bzw. für Außenkontakte (30) auf Enden der Umverdrahtungsleitungen (24), – Einbringen von Durchgangsöffnungen (8) in jeder Bauteilposition (22) zum einen als Bondkanal (23) und zum anderen in den Randbereichen jeder Bauteilposition(22) zur Aufnahme einer mechanischen Klammer (10) aus einer Kunststoffmasse (9).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Freilegen der Bondenden (25) auf die Bondenden (25) eine bondbare Beschichtung (31) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lotbeschichtung (32) auf die Außenkontaktflächen (26) nach dem Freilegen der Außenkontaktflächen (26) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Durchgangsöffnungen (8) in jeder Bauteilposition (22) des Systemträgers (20) mittels Stanztechnik erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen von Durchgangsöffnungen (8) in jeder Bauteilposition (22) des Systemträgers (20) mittels Laserabtrag erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, das folgende Verfahrensschritte aufweist, – Herstelle eines Systemträgers (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, – Aufbringen einer strukturierten doppelseitig klebenden Folie (6) mit Öffnungen in jeder Bauteilposition (22) auf die Oberseite des Systemträgers (20), wobei die Folie (6) in jeder Bauteilposition kleiner als eine auf der Oberseite des Halbleiterchips (2) angeordnete Schutzschicht (39) ausgebildet ist, – Aufbringen eines Halbleiterchips (2) mit seiner aktiven Oberseite (5) auf die doppelseitig klebende Folie (6), – Herstellen von Bondverbindungen (33) zwischen den Umverdrahtungsleitungen (24) auf der Unterseite des Systemträgers (20) und Kontaktflächen (34) auf der aktiven Oberseite (5) des Halbleiterchips (2) im Bereich des Bondkanals (23) in jeder Bauteilposition (22) des Systemträgers (20), – Aufbringen einer Kunststoffmasse (9) zum Einhüllen der Halbleiterchips (2) auf der Oberseite des Systemträgers (20) und zum Auffüllen des Bondkanals (23) sowie der Durchgangsöffnungen (8) in den Randbereichen jeder Bauteilposition (22) des Systemträgers (20), – Auftrennen des Systemträgers (20) mit mehreren Halbleiterchips (2), der einseitig von einer geschlossenen Kunststoffmasse (9) bedeckt ist, in einzelne elektronische Bauteile (1).
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Bondverbindungen (33) zwischen den Bondenden (25) auf der Unterseite des Systemträgers (20) und Kontaktflächen (34) auf der aktiven Oberseite (5) des Halbleiterchips (2) Leitungsbrücken, die den Bondkanal (23) in jeder Bauteilposition (22) überbrücken, auf die Kontaktflächen (34) gebondet werden.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Bondverbindungen (33) zwischen den Bondenden (25) auf der Unterseite des Systemträgers (20) und Kontaktflächen (34) auf der aktiven Oberseite (5) des Halbleiterchips (2) aus Bonddrähten (35) ein Thermosonicbonden, ein Ultraschallbonden oder ein Thermokompressionsbonden eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen von Außenkontakten (30) auf die freiliegenden Außenkontaktflächen (26) Lotbälle (36) auf die Unterseite des Systemträgers (20) aufgebracht und gelötet werden.