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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Elektronikpackungen und ein Verfahren
zum Herstellen elektronischer Packungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmlicherweise
werden, eine Elektronikpackung insbesondere zur Verwendung in einem elektrolumineszenten
Treiber mit einer Spulenanordnung herzustellen, eine elektronische
Schaltung, eine Spulenanordnung, Kondensatoren, Widerstände und
andere elektronische Komponenten zuerst auf einem Wafer angebracht.
Die elektronischen Komponenten werden dann mittels eines verkapselnden
Epoxidharzes verkapselt. Nachdem das Epoxidharz ausgehärtet ist,
wird der Wafer in individuelle Packungen zertrennt. 7a und 7b sind
eine Schnittansicht und eine Draufsicht auf eine solche herkömmliche
Elektronikpackung.
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Insbesondere
umfasst die Elektronikpackung ein Substrat 10. Eine Spulenanordnung 12, eine
integrierte Schaltung 14, Kondensatoren 16 und Widerstände 18 sind
auf dem Substrat 10 angebracht und elektrisch mit einer
Verdrahtungsmetallschicht 20 verbunden, welcher wiederum
auf dem Substrat 10 angeordnet ist. All diese Komponenten
werden durch ein verkapselndes Harz 19 verkapselt. Die
Verdrahtungsmetallschicht 20 ist elektrisch mit einem Anschluss
oder einer Durchkontaktierung verbunden. Die Durchkontaktierung
umfasst ein Durchgangsloch 22, das in dem Substrat 10 definiert
ist, und ein leitfähiges
Element 24, das aus Metall hergestellt und an der Seitenwand
des Durchgangslochs 22 angeordnet ist.
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Es
besteht ein Bedürfnis
daran, die Größe der Elektronikpackung
zu verringern und die elektronischen Komponenten vor elektromagnetischem Rauschen
abzuschirmen.
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Um
eine elektromagnetische Abschirmung vorzusehen, kann die Oberfläche des
verkapselnden Harzes beispielsweise mit Nickel und anderen Metallen
beschichtet sein, wie in der Japanischen Patentveröffentlichungsschrift
Nr. 11-163583 offenbart. Um einen solchen Abschirmeffekt zu verstärken, kann das
verkapselnde Harz aus einem Harz hergestellt sein, welches ferritische
Partikel enthält
und mit einer Metallschicht beschichtet ist, wie in der Japanischen Patentveröffentlichungsschrift
Nr. 11-237860 offenbart.
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Jedoch
befriedigt keine dieser Techniken das obige Bedürfnis nach einer Verringerung
der Größe der Elektronikpackung.
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Die
Elektronikpackung ist auch von einem Verziehen betroffen, beispielsweise
während
sie auf dem Substrat eines Mobiltelefons angebracht und innerhalb
eines Rückflussofens
auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektronikpackung
und ein Packungsverfahren bereitzustellen, welche die oben genannten
Probleme lösen
können.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine
Elektronikpackung bereitgestellt, die ein erstes Substrat mit einer
vorderseitigen Oberfläche
und einer rückwärtigen Oberfläche mit
mindestens einer daran angebrachten elektronischen Komponente aufweist,
ein zweites Substrat mit einer vorderseitigen Oberfläche und
einer rückseitigen
Oberfläche
mit mindestens einer daran angebrachten elektronischen Komponente
und eine Verkapselungsschicht, welche zwischen dem ersten und dem
zweiten Substrat eingefüllt
ist, um die mindestens eine elektronische Komponente des ersten Substrats
und die mindestens eine elektronische Komponente des zweiten Substrats
zu verkapseln und das erste und das zweite Substrat zu verbinden bzw.
zusammenzuschalten.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Elektronikpackung eine Durchkontaktierung zum elektrischen
Verbinden einer Verdrahtungsmetallschicht des ersten Substrats und
einer Verdrahtungsmetallschicht des zweiten Substrats.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das erste Substrat eine Spulenanordnung als eine elektronische
Komponente. Die Spulenanordnung weist ein Ende auf, das in Kontakt
mit der vorderseitigen Oberfläche
des zweiten Substrats gehalten wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst das erste Substrat eine Spulenanordnung als eine elektronische
Komponente. Das erste Substrat und/oder das zweite Substrat umfasst
ein sich dadurch erstreckendes Loch. Die Spulenanordnung weist ein
Ende auf, das in das Loch eingeführt
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst das erste Substrat eine Spulenanordnung als eine elektronische
Komponente. Das erste Substrat und/oder das zweite Substrat umfasst
eine Aussparung in der zugehörigen
vorderseitigen Oberfläche. Die
Spulenanordnung weist ein Ende auf, das in die Aussparung eingeführt ist.
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In
einer Ausführungsform
ist die Verdrahtungsmetallschicht des ersten Substrats über zumindest
einem Teil der rückseitigen
Oberfläche
des ersten Substrats angeordnet, und die Verdrahtungsmetallschicht
des zweiten Substrats ist über
mindestens einem Teil der rückseitigen
Oberfläche
des zweiten Substrats angeordnet.
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Unter
einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Herstellen einer Elektronikpackung bereitgestellt,
welches die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines ersten
Substrats einschließlich
mindestens einer an seiner vorderseitigen Oberfläche angebrachten elektronischen
Komponente und eines zweiten Substrats einschließlich mindestens einer an seiner
vorderseitiger Oberfläche
angebrachten elektronische Komponente, und Bilden einer verkapselnden
Schicht zwischen der vorderseitigen Oberfläche des ersten Substrats und
der vorderseitigen Oberfläche
des zweiten Substrats, wobei das erste und das zweite Substrat so
ausgerichtet sind, dass die vorderseitige Oberfläche des ersten Substrats und
die vorderseitige Oberfläche
des zweiten Substrats sich gegenüberstehen.
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In
dem Schritt des Bildens der verkapselnden Schicht kann ein verkapselndes
Medium auf die vorderseitige Oberfläche des ersten Substrats aufgebracht
werden, um die elektronische Komponente zu verkapseln, und das zweite
Substrat wird über
dem verkapselnden Medium angeordnet, so dass die elektronische Komponente
des zweiten Substrats in dem verkapselnden Medium eingebettet ist.
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In
dem Schritt des Bildens der verkapselnden Schicht kann ein verkapselndes
bahnförmiges bzw.
lagenförmiges
Material zwischen der vorderseitigen Oberfläche des ersten Substrats und
der vorderseitigen Oberfläche
des zweiten Substrats eingebracht sein.
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Optional
kann sich eine Durchkontaktierung durch das verkapselnde Medium
erstrecken, um so das erste und das zweite Substrat elektrisch miteinander
zu verbinden.
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Weiterhin
werden in dem Schritt des Bildens der verkapselnden Schicht das
erste und zweite Substrat so angeordnet, dass die vorderseitige
Oberfläche
des ersten Substrats und die vorderseitige Oberfläche des
zweiten Substrats sich gegenüber
liegen, und ein verkapselndes Harz kann dann zwischen die vorderseitigen
Oberflächen
des ersten und des zweiten Substrats eingefüllt werden.
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Wie
bisher beschrieben, kann die vorliegende Erfindung die Größe der Elektronikpackung
verringern. Die Elektronikpackung weist zwei Substrate auf, d.h.,
ein oberes und ein unteres Substrat. Die zwei Substrate arbeiten
zusammen, um eine Ausdehnung des verkapselnden Mediums zu hemmen, welche
auftreten kann, wenn die Substrate auf hohe Temperaturen aufgeheizt
werden, beispielsweise in einem Rückflussofen. In anderen Worten
können
die zwei Substrate die Größe der auf
die elektronische Komponente(n) ausgeübten Spannungen) vermindern.
Die vorliegende Erfindung kann daher eine hoch zuverlässige und
größenmäßig verringerte elektronische
Komponente bereitstellen.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der zugehörigen bevorzugten
Ausführungsformen
im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen klarer.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1a ist
eine Querschnittsansicht eines ersten Substrats einer Elektronikpackung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen elektronischen Komponenten
auf dem ersten Substrat angebracht;
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1b ist
eine Querschnittsansicht eines zweiten Substrat der Elektronikpackung
mit verschiedenen elektronischen Komponenten an dem zweiten Substrat
angebracht;
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1c ist
eine Querschnittsansicht der Elektronikpackung, nachdem das erste
und das zweite Substrat verbunden worden sind;
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2a ist
eine Schnittansicht der Elektronikpackung mit einem Durchkontaktierungsloch
in der Packung definiert;
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2b ist
eine Schnittansicht de Elektronikpackung mit einer in der Packung
ausgebildeten Durchkontaktierung;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das die Art zeigt, in welcher die Elektronikpackung
hergestellt wird;
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4a ist
eine Aufsicht auf einen Wafer, aus welchem vier zweite Substrate
hergestellt werden können;
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4b ist
eine Aufsicht auf einen Wafer, aus welchem vier erste Substrate
hergestellt werden können;
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5 zeigt
die Art, in welcher die Wafer, wenn sie gestapelt sind, in vier
unabhängige
Elektronikpackungen zerschnitten werden;
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6 ist
eine Schnittansicht einer Elektronikpackung gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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7a ist
eine Schnittansicht einer herkömmlichen
Elektronikpackung; und
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7b ist
eine Aufsicht auf die herkömmliche
Elektronikpackung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Die 1a bis 2b zeigen
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Herstellen einer Elektronikpackung 80.
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Wie
gezeigt, umfasst die Elektronikpackung 80 ein erstes und
ein zweites Substrat 30, 32, die sich parallel
zueinander erstrecken, eine Mehrzahl elektronischer Komponenten,
wie beispielsweise eine Spulenanordnung 12, eine integrierte
Schaltung 14, Kondensatoren 16 und Widerstände 18,
und ein verkapselndes Harz 38 ist zwischen dem ersten Substrat 30 und
dem zweiten Substrat 32 vorgesehen, um die elektronischen
Komponenten einzukapseln.
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Wie
in 1a gezeigt, weist das erste Substrat 30 eine
vorderseitige und eine rückseitige
Oberfläche
auf (untere und obere Oberfläche,
wie in 1a gezeigt). Eine Verdrahtungsmetallschicht 20 und
eine Verdrahtungsmetallschicht 34 sind auf der vorderseitigen
bzw. rückseitigen
Oberfläche
angebracht. Die Kondensatoren 16 und die Widerstände 18 sind
auf der vorderseitigen Oberfläche
des ersten Substrats 30 oberflächenangebracht. Das erste Substrat 30 umfasst
Durchkontaktierungen. Jede der Durchkontaktierungen umfasst ein
Durchgangsloch 22 und eine in dem Durchgangsloch ausgebildete leitfähige Metallschicht 24.
Die leitfähige
Durchkontaktierung stellt eine elektrische Verbindung zwischen den
Verdrah tungsmetallschichten 20, 34 her. Die Verdrahtungsmetallschicht 34 ist über einem
wesentlichen Teil der rückseitigen
Oberfläche
des ersten Substrats 30 angeordnet.
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Gleichermaßen sind
eine Verdrahtungsmetallschicht 20 und eine Verdrahtungsmetallschicht 36 an
der vorderseitigen bzw. rückseitigen
Oberfläche (obere
und untere Oberfläche,
wie in 1b gezeigt) des zweiten Substrats 32 angeordnet.
Die Spulenanordnung 12 und die integrierte Schaltung 14 sind
an der vorderseitigen Oberfläche
des zweiten Substrats 32 oberflächenangebracht. Das zweite
Substrat 32 umfasst Durchkontaktierungen. Jede der Durchkontaktierungen
umfasst das Durchgangsloch 22 und die leitfähige Metallschicht 24.
Die leitfähige
Durchkontaktierung stellt eine elektrische Verbindung zwischen den
Verdrahtungsmetallschichten 20, 36 bereit. Die Verdrahtungsmetallschicht 36 ist über einem
wesentlichen Teil der rückseitigen
Oberfläche
des zweiten Substrats 32 angeordnet.
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Bezug
nehmend auf 1c wird ein verkapselndes Medium 38 zwischen
das erste Substrat 30 und das zweite Substrat 32 eingefüllt, um
so das erste Substrat 30 und das zweite Substrat 32 miteinander
zu verbinden und auch, um die elektronischen Komponenten 12, 14, 16, 18 an
dem ersten und dem zweiten Substrat 30, 32 zu
verkapseln. Das verkapselnde Medium kann vorzugsweise in Form eines
vorimprägnierten
Lagenmaterials oder eines Flusses eines Silikon- oder Epoxidharzes
bestehen.
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Um
das erste und das zweite Substrat 30, 32 miteinander
zu verbinden, werden das erste und das zweite Substrat so angeordnet,
dass die vorderseitige Oberfläche
des ersten Substrats und die vorderseitige Oberfläche des
zweiten Substrats einander gegenüberliegen,
und ein verkapselndes Harz wird dann zwischen die vorderseitigen
Oberflächen
des ersten und des zweiten Substrats eingefüllt.
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Alternativ
wird, um das erste und das zweite Substrat 30, 32 miteinander
zu verbinden, das verkapselnde Medium 38 zuerst über die
vorderseitige Oberfläche
des ersten oder des zweiten Substrats 30, 32 aufgebracht,
um so die darauf ange brachten elektronischen Komponenten zu bedecken.
Das andere Substrat wird dann in Richtung des Substrats bewegt,
auf welches das verkapselnde Medium 38 aufgegeben worden
ist, bis die vorderseitige Oberfläche des anderen Substrats mit
dem verkapselnden Medium 38 in Kontakt kommt. Das verkapselnde
Medium 38 wird ausgehärtet,
nachdem Luftblasen aus dem verkapselnden Medium 38 entfernt
worden sind.
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Weiterhin
kann als eine Alternative ein vorimprägniertes Lagenmaterial zwischen
das erste und das zweite Substrat 30, 32 eingebracht
werden.
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Bezug
nehmend auf 2b umfasst die Elektronikpackung 80 eine
Durchkontaktierung. Die Durchkontaktierung umfasst ein Durchgangsloch 40 (siehe 2a)
und eine leitfähige
Metallschicht 42 und stellt eine elektrische Verbindung
zwischen den Verdrahtungsmetallschichten 34, 36 des
ersten und des zweiten Substrats 30, 32 bereit.
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Die
in 2b gezeigte Elektronikpackung 80 weist
eine Breite B auf, welche beispielsweise im Vergleich zur Breite
A der in 7a gezeigten herkömmlichen
Packung um 25 % verringert ist, wohingegen die Zahl der an der Elektronikpackung 80 angebrachten
elektronischen Komponenten die gleiche ist wie die Zahl der an der
herkömmlichen
Elektronikpackung angebrachten elektronischen Komponenten.
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Vorteilhafterweise
kann die Elektronikpackung 80 durch Verschieben der integrierten
Schaltung 14, der Kondensatoren 16, der Widerstände 18 und
anderer Komponenten mit niedrigem Profil von der Spulenanordnung 12 und
anderen Komponenten mit hohem Profil in einer Richtung parallel
zu den Substraten der Elektronikpackung 80 dünner gemacht
werden.
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Die
Elektronikpackung 80 ist feuchtigkeitsdicht, da die Verdrahtungsmetallschichten 34, 36 einen
wesentlichen Teil der rückseitigen
oder äußeren Oberflächen des
ersten bzw. des zweiten Substrats 30, 32 einnimmt.
Vorteilhafterweise kann die Elektronikpackung 80 durch
Verbinden der Metalldrähte 34, 36 mit
der Erde elekt romagnetisch abgeschirmt werden. Um einen solchen
Abschirmeffekt zu verstärken, können die
Verdrahtungsmetallschichten mittels selektiver Galvanisierung über die
Seiten der Elektronikpackung 80 ausgedehnt werden, wie
in den Japanischen Patentveröffentlichungsschriften
Nr. 11-16358 und Nr. 11-237860 offenbart ist.
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Das
obere und das untere Substrat 30, 32 arbeiten
zusammen, um ein Verbiegen oder Verziehen der Elektronikpackung 80 zu
verhindern, wenn sie auf hohe Temperaturen aufgeheizt wird, was
die Größe der auf
die elektronischen Komponenten ausgeübten Spannung vermindert und
die Durchkontaktierungen gegen hohe Temperaturen schützt. Die
vorliegende Erfindung kann daher eine hochgradig zuverlässige Elektronikpackung
bereitstellen.
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Die
vorliegende Erfindung erlaubt ein Packen nicht nur der Halbleitervorrichtungen
sondern auch von verschiedenen aktiven IC ("integrated circuit"; integrierten Schaltungs)-Komponenten,
wie beispielsweise der integrierten Schaltung 14, und von
passiven IC-Komponenten, wie beispielsweise der Spulenanordnung 12,
der Kondensatoren 16 und der Widerstände 18.
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In
der gezeigten Ausführungsform
wird die Spulenanordnung am zweiten Substrat 32 in Kontakt mit
dem ersten Substrat 30 gehalten und dient als eine Stütze für das zweite
Substrat 32. Diese Anordnung schützt auch andere elektronische
Komponenten und gibt der Elektronikpackung 80 eine hohe
Festigkeit.
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Die 3 bis 5 zeigen
ein Verfahren zum Herstellen der Elektronikpackung 80 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst dieses Verfahren einen Montageschritt 60,
einen Verbindungsschritt 62, einen Durchkontaktierungsbildungsschritt 64 und
einen Schneideschritt 66. Bezug nehmend auf die 4a und 4b ist
ein Wafer 50 mit vier Abschnitten vorgesehen, welche jeweils
dem zweiten Substrat 32 entsprechen, sowie ein Wafer 52 mit
vier Abschnitten, welche jeweils dem ersten Substrat 30 der
Elektronikpackung 80 entsprechen. Im nächsten, dem Montageschritt 60, werden
die Spulenanordnung 12 und die integrierte Schaltung 14 auf
jedem Abschnitt des Wafers 50 oberflächenangebracht und zudem werden
die Kondensatoren 16 und die Widerstände 18 auf jedem Abschnitt
des Wafers 52 oberflächenangebracht.
Beim Verbindungsschritt 62 wird das verkapselnde Medium
zwischen die Wafer 50, 52 eingefüllt, wobei
die Wafer 50, 52 so ausgerichtet sind, dass sich
das erste und das zweite Substrat 30, 32 gegenüberliegen.
In dem Durchkontaktierungsformungsschritt 64 wird die Anordnung
der miteinander verbundenen Wafer 50, 52 mit einer
Durchkontaktierung versehen, welche das Loch 40 und die
leitfähige Metallschicht 42,
wie in 2b gezeigt, umfasst. In dem
Schneideschritt 66 werden die Wafer 50, 52 in vier
Stücke
geschnitten, um vier unabhängige
Elektronikpackungen bereitzustellen. Vorzugsweise wird eine Vielzahl
von Waferanordnungen, wie mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet, übereinander
gestapelt, um den Schneideschritt durchzuführen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst keinen teuren Schritt und kann daher Elektronikpackungen
bei niedrigen Kosten herstellen.
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6 zeigt
eine Elektronikpackung, welche gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist. In dieser Ausführungsform
wird das erste Substrat 30 mit einer Aussparung 62 versehen,
und das zweite Substrat 32 wird mit einem Loch 61 versehen.
Die Spulenanordnung weist gegenüber
liegende Enden auf, welche in die Aussparung 62 bzw. das
Loch 61 aufgenommen werden. Diese Anordnung vereinfacht
ein Positionieren der Spulenanordnung und verringert die Dicke der
Elektronikpackung.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise
können
die integrierte Schaltung, der Spulenanordnung, Kondensatoren und
/ oder Widerstände
ausgelassen werden. Auch können
andere Arten von elektronischen Komponenten verwendet werden. In
der gezeigten Ausführungsform
sind die elektronischen Komponenten auf einer Seite jedes Substrats
angebracht. Als eine Alternative zu dieser Ausführungsform können die elektronischen
Komponenten auf beiden Seiten jedes Substrats angebracht werden.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform
wird die Aussparung im ersten Substrat ausgebildet, während das
Loch im zweiten Substrat definiert ist. Alternativ kann entweder
die Aussparung oder das Loch in dem ersten oder dem zweiten Substrat
ausgebildet werden. Auch alternativ kann jedes Substrat entweder
die Aussparung oder das Loch umfassen.