DE102013203350A1

DE102013203350A1 - Elektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102013203350A1
Application number: DE201310203350
Authority: DE
Inventors: Frank Singer; Markus Pindl; Thomas Schwarz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Anordnen einer elektrisch leitenden Struktur auf einem Träger, zum Ausbilden eines Formkörpers mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche über dem Träger, wobei die elektrisch leitende Struktur und ein elektronischer Halbleiterchip mit einer Oberseite und einer Unterseite derart in den Formkörper eingebettet werden, dass eine Oberfläche der elektrisch leitenden Struktur bündig mit der ersten Oberfläche des Formkörpers abschließt, zum Anlegen einer Öffnung, die sich zwischen der zweiten Oberfläche des Formkörpers und einem ersten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur durch den Formkörper erstreckt und zum Anordnen eines elektrisch leitenden Materials in der Öffnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 1 sowie ein elektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 12.
Aus der DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Halbleiterbauelements bekannt, bei dem elektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die elektronischen Halbleiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der elektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der elektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die elektronischen Halbleiterbauelemente vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf einem Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen.
Es ist bekannt, dass elektronische Bauelemente durch elektrostatische Entladungen (ESD) beschädigt werden können. Ebenfalls ist bekannt, elektronische Bauelemente zum Schutz vor Beschädigungen durch elektrostatische Entladungen mit ESD-Schutzdioden zu versehen. Eine solche Schutzdiode wird einem elektronischen Halbleiterchip parallel geschaltet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Anordnen einer elektrisch leitenden Struktur auf einem Träger, zum Ausbilden eines Formkörkörpers mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche über dem Träger, wobei die elektrisch leitende Struktur und ein elektronischer Halbleiterchip mit einer Oberseite und einer Unterseite derart in den Formkörper eingebettet werden, dass eine Oberfläche der elektrisch leitenden Struktur bündig mit der ersten Oberfläche des Formkörpers abschließt, zum Anlegen einer Öffnung, die sich zwischen der zweiten Oberfläche des Formkörpers und einem ersten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur durch den Formkörper erstreckt, und zum Anordnen eines elektrisch leitenden Materials in der Öffnung. Vorteilhafterweise bildet das in der Öffnung angeordnete elektrisch leitende Material des nach diesem Verfahren hergestellten elektronischen Bauelements eine elektrisch leitende Durchkontaktierung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Formkörpers. Der erste Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur kann als elektrischer Rückseitenkontakt des nach diesem Verfahren hergestellten elektronischen Bauelements dienen. Vorteilhafterweise vereinfacht das Einbetten der elektrisch leitenden Struktur in den Formkörper sowohl das Anlegen der Öffnung in dem Formkörper, als auch das Anordnen des elektrisch leitenden Materials in der Öffnung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper so ausgebildet, dass die Oberseite des elektronischen Halbleiterchips an der zweiten Oberfläche des Formkörpers zugänglich ist. Anschließend wird ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt zum Anlegen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem in der Öffnung angeordneten Material und der Oberseite des elektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise weist das nach diesem Verfahren hergestellte elektronische Bauelement dann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem an der Oberseite des elektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt des elektronischen Halbleiterchips und dem ersten Abschnitt der in den Formkörper eingebetteten elektrisch leitenden Struktur auf, die sich über das elektrisch leitende Material in der Öffnung des Formkörpers erstreckt. Dies ermöglicht es, den elektronischen Halbleiterchip des nach diesem Verfahren hergestellten elektronischen Bauelements an der ersten Oberfläche des Formkörpers elektrisch zu kontaktieren, was beispielsweise eine elektrische Kontaktierung des nach diesem Verfahren hergestellten elektronischen Bauelements nach einem Verfahren zur Oberflächenmontage ermöglicht, etwa eine Kontaktierung mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Unterseite des elektronischen Halbleiterchips vor dem Ausbilden des Formkörpers auf einem zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur angeordnet. Vorteilhafterweise kann dadurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem an der Unterseite des elektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt des elektronischen Halbleiterchips und dem zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur erzeugt werden. Da auch der zweite Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur an der ersten Oberfläche des Formkörpers in den Formkörper eingebettet wird, wird dadurch ermöglicht auch den an der Unterseite des elektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt an der ersten Oberfläche des Formkörpers elektrisch zu kontaktieren. Das nach diesem Verfahren hergestellte elektronische Bauelement kann sich dadurch als SMD-Bauelement für eine Oberflächenmontage eignen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein ESD-Schutzchip vor dem Ausbilden des Formkörpers gemeinsam mit dem elektronischen Halbleiterchip auf dem zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur angeordnet. Dabei wird der ESD-Schutzchip ebenfalls in den Formkörper eingebettet. Vorteilhafterweise weist das nach dem Verfahren hergestellte elektronische Bauelement dadurch einen integrierten ESD-Schutzchip auf, der das elektronische Bauelement vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen schützen kann. Durch die Einbettung des ESD-Schutzchips in den Formkörper wird die Baugröße des elektronischen Bauelements durch den ESD-Schutzchip nur geringfügig erhöht. Die gemeinsame Anordnung des ESD-Schutzchips und des elektronischen Halbleiterchips auf dem zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem elektrischen Kontakt des elektronischen Halbleiterchips und einem elektrischen Kontakt des ESD-Schutzchips bewirken, wodurch bereits ein Teil einer erforderlichen internen Verdrahtung des elektronischen Bauelements gebildet wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein weiterer Schritt durchgeführt zum Anlegen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Oberseite des elektronischen Halbleiterchips und einer Oberseite des ESD-Schutzchips. Vorteilhafterweise können dadurch auch an den Oberseiten des elektronischen Halbleiterchips und des ESD-Schutzchips angeordnete Kontakte des elektronischen Halbleiterchips und des ESD-Schutzchips elektrisch leitend miteinander verbunden werden, wodurch eine erforderliche Verdrahtung des elektronischen Bauelements komplettiert werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Ausbilden des Formkörpers ein weiterer Schritt durchgeführt zum Abscheiden eines elektrisch leitenden Materials an der Oberfläche der elektrisch leitenden Struktur. Das Abscheiden des elektrisch leitenden Materials kann beispielsweise durch galvanisches Abscheiden erfolgen. Vorteilhafterweise kann das an der Oberfläche der elektrisch leitenden Struktur abgeschiedene elektrisch leitende Material des nach diesem Verfahren hergestellten elektronischen Bauelements Lötkontaktflächen des elektronischen Bauelements bilden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der verwendete Träger eine Folie. Vorteilhafterweise kann die Folie nach dem Ausbilden des Formkörpers einfach durch Abziehen von dem Formkörper abgelöst werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper mittels eines Moldprozesses ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des Formkörpers.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anlegen der Öffnung mit einem Laserstrahl. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren ein einfaches, präzises und kostengünstiges Anlegen der Öffnung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens dient der erste Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur während des Anlegens der Öffnung als Stoppschicht. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird gemeinsam mit dem elektronischen Halbleiterchip ein weiterer elektronischer Halbleiterchip in den Formkörper eingebettet. Dabei wird der Formkörper nachfolgend zerteilt, um eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente zu erhalten. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente, wodurch geringere Herstellungskosten pro elektronischem Bauelement ermöglicht werden.
Ein elektronisches Bauelement weist einen elektronischen Halbleiterchip mit einer Oberseite und einer Unterseite auf. Dabei ist der elektronische Halbleiterchip in einen Formkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche eingebettet. An der ersten Oberfläche des Formkörpers ist eine elektrisch leitende Struktur in den Formkörper eingebettet, deren Oberfläche bündig mit der ersten Oberfläche des Formkörpers abschließt. Der Formkörper weist eine Öffnung auf, die sich zwischen der zweiten Oberfläche des Formkörpers und einem ersten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur durch den Formkörper erstreckt. In der Öffnung ist ein elektrisch leitendes Material angeordnet. Vorteilhafterweise bildet die Öffnung mit dem darin angeordneten elektrisch leitenden Material bei diesem elektronischen Bauelement eine elektrische Durchkontaktierung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Formkörpers. Der erste Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur kann als an der ersten Oberfläche des Formkörpers kontaktierbare Kontaktschicht zur elektrisch leitenden Verbindung mit der Durchkontaktierung dienen.
In einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements ist die Oberseite des elektronischen Halbleiterchips an der zweiten Oberfläche des Formkörpers zugänglich. Dabei ist die Oberseite des elektronischen Halbleiterchips elektrisch leitend mit dem in der Öffnung angeordneten Material verbunden. Vorteilhafterweise führt die durch die Öffnung mit dem darin angeordneten elektrisch leitenden Material gebildete Durchkontaktierung eine elektrisch leitende Verbindung von einem an der Oberseite des elektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt durch den Formkörper des elektronischen Bauelements an die erste Oberfläche des Formkörpers. Der elektronische Halbleiterchip kann dadurch über den ersten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur an der ersten Oberfläche des Formkörpers elektrisch kontaktiert werden. Dies ermöglicht es, das elektronische Bauelement als SMD-Bauelement auszubilden, das für eine elektrische Kontaktierung nach einem Verfahren zur Oberflächenmontage, beispielsweise mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten), geeignet ist.
In einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements ist ein ESD-Schutzchip in den Formkörper eingebettet. Dabei stehen die Unterseite des elektronischen Halbleiterchips und eine Unterseite des ESD-Schutzchips in Kontakt mit einem zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur. Vorteilhafterweise schützt der in den Formkörper dieses elektronischen Bauelements eingebettete ESD-Schutzchip den elektronischen Halbleiterchip dieses elektronischen Bauelements vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen. Da die Unterseiten des elektronischen Halbleiterchips und des ESD-Schutzchips über den zweiten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur miteinander in Kontakt stehen, bildet die elektrisch leitende Struktur einen Teil einer erforderlichen Verdrahtung des elektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements sind die Oberseite des elektronischen Halbleiterchips und eine Oberseite des ESD-Schutzchips elektrisch leitend miteinander verbunden. Vorteilhafterweise sind der elektronische Halbleiterchip und der ESD-Schutzchip einander dadurch parallel geschaltet, wodurch der elektronische Halbleiterchip durch den ESD-Schutzchip vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung geschützt wird.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Schnittdarstellung
1 einen Träger;
2 den Träger mit einer darauf angeordneten elektrisch leitenden Struktur;
3 den Träger und die elektrisch leitende Struktur mit darauf angeordneten Chips;
4 einen über dem Träger ausgebildeten Formkörper, in den die Chips und die elektrisch leitende Struktur eingebettet sind;
5 den Formkörper nach dem Anlegen einer Öffnung;
6 den Formkörper mit in der Öffnung angeordnetem elektrisch leitenden Material;
7 den vom Träger abgelösten Formkörper nach dem Aufbringen einer Metallisierung; und
8 den Formkörper nach dem Aufbringen einer Umverdrahtung.
1 zeigt in schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen Träger 10. Der Träger 10 kann beispielsweise Teil einer Mold-Anlage zur Durchführung eines Moldprozesses sein. Der Träger 10 kann beispielsweise Teil einer Anlage zur Durchführung eines folienunterstützten Transfermoldings oder eines Kompressionsmoldings sein. Der Träger 10 kann beispielsweise als Folie ausgebildet sein oder eine Folie umfassen. Der Träger 10 weist eine Trägeroberseite 11 auf, die im Wesentlichen flach ausgebildet ist. In der Ebene der Trägeroberseite 11 kann die Trägeroberseite 11 beispielsweise kreisscheibenförmig ausgebildet sein.
2 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 10 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand.
Auf der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 ist eine elektrisch leitende Struktur 20 angeordnet worden. Die elektrisch leitende Struktur 20 weist in Richtung senkrecht zur Trägeroberseite 11 des Trägers 10 eine geringe Dicke auf. Die elektrisch leitende Struktur 20 weist eine der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 zugewandte trägerseitige Oberfläche 21 und eine vom Träger 10 abgewandte bestückungsseitige Oberfläche 22 auf.
Die elektrisch leitende Struktur 20 umfasst einen ersten Abschnitt 23 und einen zweiten Abschnitt 24. Der erste Abschnitt 23 und der zweite Abschnitt 24 sind in lateraler Richtung voneinander beabstandet und elektrisch gegeneinander isoliert. In der Ebene der Trägeroberseite 11 können der erste Abschnitt 23 und der zweite Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 eine beliebige Geometrie aufweisen.
Die elektrisch leitende Struktur 20 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Beispielsweise kann die elektrisch leitende Struktur 20 eine Paste, einen Klebstoff oder einen Sinterwerkstoff aufweisen. Bevorzugt weist die elektrisch leitende Struktur 20 ein Material auf, das in viskoser Form auf die Trägeroberseite 11 des Trägers 10 aufgebracht und später thermisch gehärtet werden kann.
Die elektrisch leitende Struktur 20 kann beispielsweise mittels eines Druckverfahrens, etwa eines Schablonendruckverfahrens oder eines Siebdruckverfahrens, durch Jetten oder mittels eines photolithographischen Verfahrens auf der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 angeordnet worden sein.
3 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 10 mit der auf der Trägeroberseite 11 angeordneten elektrisch leitenden Struktur 20 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand.
Auf der bestückungsseitigen Oberfläche 22 des zweiten Abschnitts 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 sind ein elektronischer Halbleiterchip 30 und ein ESD-Schutzchip 40 angeordnet worden. Der elektronische Halbleiterchip 30 und der ESD-Schutzchip 40 sind in lateraler Richtung der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet.
Der elektronische Halbleiterchip 30 und der ESD-Schutzchip 40 sind bevorzugt vor einem Aushärten des Materials der elektrisch leitenden Struktur 20 auf die bestückungsseitige Oberfläche 22 der elektrisch leitenden Struktur 20 aufgesetzt worden und haften dadurch zumindest leicht an der bestückungsseitigen Oberfläche 22 der elektrisch leitenden Struktur 20 an.
Der elektronische Halbleiterchip 30 weist eine Unterseite 31 und eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite 32 auf. Der ESD-Schutzchip 40 weist eine Unterseite 41 und eine der Unterseite 41 gegenüberliegende Oberseite 42 auf. Der elektronische Halbleiterchip 30 ist derart auf der bestückungsseitigen Oberfläche 22 des zweiten Abschnitts 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 angeordnet, dass die Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips 30 der elektrisch leitenden Struktur 20 zugewandt ist und mit der bestückungsseitigen Oberfläche 22 des zweiten Abschnitts 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 in Kontakt steht. Entsprechend ist auch die Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40 der bestückungsseitigen Oberfläche 22 der elektrisch leitenden Struktur 20 zugewandt und steht mit der bestückungsseitigen Oberfläche 22 der elektrisch leitenden Struktur 20 in Kontakt. Die Dicke des elektronischen Halbleiterchips 30 in Richtung senkrecht zur Trägeroberseite 11 zwischen der Unterseite 31 und der Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 entspricht bevorzugt etwa der Dicke des ESD-Schutzchips 40 zwischen dessen Unterseite 41 und dessen Oberseite 42.
Der elektronische Halbleiterchip 30 weist zwei elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung des elektronischen Halbleiterchips 30 auf. Einer dieser Kontakte ist an der Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnet, der andere Kontakt ist an der Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnet. Der an der Unterseite 31 angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 steht in elektrisch leitendem Kontakt mit dem zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20.
Der elektronische Halbleiterchip 30 kann beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip sein. Der elektronische Halbleiterchip 30 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Chip (LED-Chip) sein. In diesem Fall bildet die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 bevorzugt eine Strahlungsaustrittsfläche des elektronischen Halbleiterchips 30.
Der ESD-Schutzchip 40 weist eine Schutzdiode auf, die dazu vorgesehen ist, den elektronischen Halbleiterchip 30 vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung zu schützen. Der ESD-Schutzchip 40 weist zwei elektrische Kontakte zur Kontaktierung der Schutzdiode des ESD-Schutzchips 40 auf. Einer dieser Kontakte ist an der Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40, der andere dieser Kontakte an der Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 angeordnet. Der an der Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40 angeordnete elektrische Kontakt steht in elektrisch leitender Verbindung zum zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 und somit auch zum an der Unterseite 31 angeordneten elektrischen Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30.
4 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 10 mit der auf der Trägeroberseite 11 angeordneten elektrisch leitenden Struktur 20 und den auf der bestückungsseitigen Oberfläche 22 des zweiten Abschnitts 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 angeordneten Chips 30, 40.
Über der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 wurde ein Formkörper 50 ausgebildet. Der Formkörper 50 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise ein auf einem Epoxid basierendes Moldmaterial. Der Formkörper 50 ist bevorzugt durch einen Moldprozess ausgebildet worden, beispielsweise durch folienunterstütztes Transfermolding oder durch Kompressionsmolding.
Der elektronische Halbleiterchip 30, der ESD-Schutzchip 40 und die elektrisch leitende Struktur 20 sind zumindest teilweise in den Formkörper 50 eingebettet. Hierzu wurden der elektronische Halbleiterchip 30, der ESD-Schutzchip 40 und die elektrisch leitende Struktur 20 während der Ausbildung des Formkörpers 50 mit dem Material des Formkörpers 50 umspritzt. Im ausgehärteten Material des Formkörpers 50 sind die Chips 30, 40 und die elektrisch leitende Struktur 20 nun mechanisch fixiert.
Der Formkörper 50 weist eine erste Oberfläche 51 und eine der ersten Oberfläche 51 gegenüberliegende zweite Oberfläche 52 auf. Die erste Oberfläche 51 ist der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 zugewandt. Die trägerseitige Oberfläche 21 der an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 in den Formkörper 50 eingebetteten elektrisch leitenden Struktur 20 schließt bündig mit der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 ab. An der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 sind die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 zugänglich. Die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 sind also nicht durch den Formkörper 50 bedeckt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 während der Herstellung des Formkörpers 50 nach einem Verfahren zum folienunterstützten Transfermolding beispielsweise durch eine Folie abgedeckt werden. Alternativ kann ein die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 nach dem Herstellen des Formkörpers 50 zunächst bedeckender Teil des Formkörpers 50 auch abgeschliffen oder anderweitig entfernt werden, um die zweite Oberfläche 52 des Formkörpers 50 auszubilden und die Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 freizulegen.
Während des Herstellens des Formkörpers 50 kann das Material der elektrisch leitenden Struktur 20 durch Einbringen thermischer Energie vorvernetzt worden und dadurch ausgehärtet sein. Hierdurch kann sich eine besonders stabile Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Struktur 20 und dem Formkörper 50 ergeben.
5 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Trägers 10 mit dem über der Trägeroberseite 11 ausgebildeten Formkörper 50 in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Im Formkörper 50 ist eine Öffnung 60 angelegt worden. Die Öffnung 60 erstreckt sich von der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 in Richtung senkrecht zur zweiten Oberfläche 52 durch den Formkörper 50 bis zum ersten Abschnitt 23 der in den Formkörper 50 eingebetteten elektrisch leitenden Struktur 20. Die Öffnung 60 weist eine Wahndung 61 auf, die durch das Material des Formkörpers 50 gebildet wird. Im dargestellten Beispiel verjüngt sich die Öffnung 60 von der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 in Richtung des ersten Abschnitts 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 konisch. Die Öffnung 60 könnte jedoch beispielsweise auch zylindrisch ausgebildet sein oder sich in Richtung der elektrisch leitenden Struktur 20 aufweiten.
Die Öffnung 60 kann bevorzugt mittels eines Lasers in den Formkörper 50 eingebracht werden. Hierzu wird ein durch den Laser ausgesandter Laserstrahl senkrecht auf die zweite Oberfläche 52 des Formkörpers 50 gerichtet. Der erste Abschnitt 23 der in den Formkörper 50 eingebetteten elektrisch leitenden Struktur 20 kann dabei vorteilhafterweise als Stoppschicht wirken, die einen Abtragsstopp bewirkt, sobald die Öffnung 60 die bestückungsseitige Oberfläche 22 des ersten Abschnitts 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 erreicht hat. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnung 60 anders als mittels eines Lasers in den Formkörper 50 einzubringen.
6 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Trägers 10 mit dem über der Trägeroberseite 11 angeordneten Formkörper 50 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Ein elektrisch leitendes Material 62 ist in der Öffnung 60 des Formkörpers 50 angeordnet worden. Das elektrisch leitende Material 62 bildet eine elektrisch leitende Verbindung, die sich von der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 durch die Öffnung 60 bis zum ersten Abschnitt 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 erstreckt.
Das elektrisch leitende Material 62 in der Öffnung 60 könnte lediglich die Wandung 61 der Öffnung 60 belegen. In diesem Fall kann das elektrisch leitende Material 62 beispielsweise ein Metall aufweisen. Das elektrisch leitende Material 62 kann in diesem Fall beispielsweise durch Aufdampfen, Sputtern oder ein ähnliches Verfahren an der Wandung 61 der Öffnung 60 angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das elektrisch leitende Material 62, wie in 6 schematisch dargestellt, die Öffnung 60 im Formkörper 50 komplett ausfüllt. In diesem Fall kann das elektrisch leitende Material 62 beispielsweise ein Metall oder eine andere elektrisch leitfähige Substanz aufweisen. Das elektrisch leitende Material 62 kann in diesem Fall beispielsweise durch Einrakeln, durch chemische Belegung, durch galvanische Abscheidung, durch Einspritzen oder durch ein Druckverfahren in die Öffnung 60 eingebracht werden.
Die Öffnung 60 mit dem darin angeordneten elektrisch leitenden Material 62 bildet eine elektrisch leitende Durchkontaktierung, die sich zwischen der zweiten Oberfläche 52 und der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 durch den Formkörper 50 erstreckt. Der an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 zugängliche erste Abschnitt 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 kann als elektrischer Anschlusskontakt dieser Durchkontaktierung dienen.
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt kann der Formkörper 50 von der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 abgelöst werden, um den Formkörper 50 von dem Träger 10 zu trennen. Falls der Träger 10 durch eine Folie gebildet ist, so kann diese beispielsweise von der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 abgezogen werden. Das Trennen des Formkörpers 50 von dem Träger 10 kann alternativ auch bereits unmittelbar nach dem Ausbilden des Formkörpers 50 oder nach dem Anlegen der Öffnung 60 im Formkörper 50 erfolgen.
7 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Formkörpers 50 in einem der Darstellung der 6 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An der durch Ablösen des Trägers 10 freigelegten ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 ist eine Metallisierung 70 angelegt worden. Die Metallisierung 70 weist ein elektrisch leitendes Material auf, das ein Metall oder ein anderes Material sein kann. Die Metallisierung 70 umfasst eine erste Kontaktfläche 71, die im Bereich des ersten Abschnitts 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist. Außerdem umfasst die Metallisierung 70 eine zweite Kontaktfläche 72, die im Bereich des zweiten Abschnitts 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 angeordnet und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist. Die Metallisierung 70 kann beispielsweise durch galvanisches Abscheiden an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 angeordnet worden sein.
Die erste Kontaktfläche 71 und die zweite Kontaktfläche 72 können als Lötflächen für eine Oberflächenmontage dienen. Beispielsweise können die erste Kontaktfläche 71 und die zweite Kontaktfläche 72 als Lötflächen für ein Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) dienen. Die erste Kontaktfläche 71 und die zweite Kontaktfläche 72 können jedoch auch entfallen. In diesem Fall können der an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 zugängliche erste Abschnitt 23 und der an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 zugängliche zweite Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 direkt kontaktiert werden.
8 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des Formkörpers 50 und seiner eingebetteten Komponenten in einem der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 wurde eine Umverdrahtung 80 angeordnet, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem in der Öffnung 60 des Formkörpers 50 angeordneten elektrisch leitenden Material 62, dem an der Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 angeordneten elektrischen Kontakt des ESD-Schutzchips 40 und dem an der Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordneten elektrischen Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 bildet. Die Umverdrahtung 80 könnte beispielsweise durch einen oder mehrere Bonddrähte hergestellt sein. Im schematisch dargestellten Beispiel wird die Umverdrahtung 80 jedoch durch eine an der zweiten Oberfläche 52 des Formkörpers 50 angeordnete Metallisierung gebildet. Diese Metallisierung kann beispielsweise durch ein Druckverfahren, durch eine lithographischgalvanische Strukturierung und Abscheidung hergestellt oder durch eine in Einschichtlithographie aufgedampfte oder gesputterte Metallschicht gebildet sein.
Das Anlegen der Umverdrahtung 80 kann auch gemeinsamen mit dem Anordnen des elektrisch leitenden Materials 62 in der Öffnung 60 erfolgen. Das gemeinsame Anordnen des elektrisch leitenden Materials 62 und der Umverdrahtung 80 kann beispielsweise durch Siebdruck, Aerosol-Jetting, ein galvanisches Verfahren oder ein anderes Verfahren erfolgen.
Der Formkörper 50 mit dem eingebetteten elektronischen Halbleiterchip 30, dem eingebetteten ESD-Schutzchip 40, und den weiteren erläuterten Komponenten bildet ein elektronisches Bauelement 100. Das elektronische Bauelement 100 kann beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement sein. Falls es sich bei dem elektronischen Halbleiterchip 30 um einen LED-Chip handelt, so ist das elektronische Bauelement 100 ein Leuchtdioden-Bauelement.
Der an der Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 ist über den zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 elektrisch leitend mit dem an der Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40 angeordneten elektrischen Kontakt des ESD-Schutzchips 40 verbunden. Der an der Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 ist über die Umverdrahtung 80 elektrisch leitend mit dem an der Oberseite 42 des ESD-Schutzchips 40 angeordneten elektrischen Kontakt des ESD-Schutzchips 40 verbunden. Somit sind der elektronische Halbleiterchip 30 und der ESD-Schutzchip 40 elektrisch parallel geschaltet. Hierdurch wird der elektronische Halbleiterchip 30 durch den ESD-Schutzchip 40 vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung geschützt.
Der an der Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 kann über die zweite Kontaktfläche 72 des elektronischen Bauelement 100 kontaktiert werden. Der an der Oberseite 32 des elektronischen Halbleiterchips 30 angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 kann über die erste Kontaktfläche 71 des elektronischen Bauelements 100, die durch das in der Öffnung 60 angeordnete elektrisch leitende Material 62 gebildete Durchkontaktierung und die Umverdrahtung 80 elektrisch kontaktiert werden. Somit sind beide Kontakte des elektronischen Halbleiterchips 30 elektrisch an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 kontaktierbar. Hierdurch eignet sich das elektronische Bauelement 100 als SMD-Bauelement für eine Oberflächenmontage.
Das beschriebene Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bauelements 100 eignet sich vorteilhafterweise für eine parallele Herstellung einer Mehrzahl elektronischer Bauelemente 100. Die Trägeroberseite 11 des Trägers 10 wird hierzu ausreichend groß ausgebildet. Die elektrisch leitende Struktur 20 wird mit einer Vielzahl erster Abschnitte 23 und zweiter Abschnitte 24 auf der Trägeroberseite 11 angelegt. Anschließend wird auf jedem zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 je ein elektronischer Halbleiterchip 30 und ein ESD-Schutzchip 40 angeordnet. Alle diese elektronischen Halbleiterchips 30 und ESD-Schutzchips 40 werden gemeinsam in den Formkörper 50 eingebettet. Über jedem ersten Abschnitt der elektrisch leitenden Struktur 20 wird eine Öffnung 60 im Formkörper 50 angelegt. In jeder dieser Öffnungen 60 wird elektrisch leitendes Material 62 angeordnet. An jedem ersten Abschnitt 23 der elektrisch leitenden Struktur 20 wird eine erste Kontaktfläche 71 und an jedem zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 eine zweite Kontaktfläche 72 ausgebildet. Jeder elektronische Halbleiterchips 30 wird mittels einer Umverdrahtung 80 mit dem benachbarten ESD-Schutzchip 40 und der in der benachbarten Öffnung 60 gebildeten Durchkontaktierung verbunden. Anschließend wird der Formkörper 50 derart zerteilt, dass jeder Teil des Formkörpers 50 ein elektronisches Bauelement 100 mit einem elektronischen Halbleiterchip 30 und einem ESD-Schutzchip 40 bildet.
Es ist möglich, auf den zweiten Abschnitt 24 der elektrisch leitenden Struktur 20 zu verzichten. In diesem Fall werden der elektronische Halbleiterchip 30 und der ESD-Schutzchip 40 unmittelbar auf der Trägeroberseite 11 des Trägers 10 angeordnet. Nach dem Ausbilden des Formkörpers 50 sind die Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips 30 und die Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40 dann an der ersten Oberfläche 51 des Formkörpers 50 zugänglich. Der an der Unterseite 31 des elektronischen Halbleiterchips angeordnete elektrische Kontakt des elektronischen Halbleiterchips 30 und der an der Unterseite 41 des ESD-Schutzchips 40 angeordnete elektrische Kontakt des ESD-Schutzchips 40 müssen dann in einem nachfolgenden Prozessschritt elektrisch leitend miteinander verbunden werden.
Es ist auch möglich, vollständig auf den ESD-Schutzchip 40 zu verzichten. In diesem Fall kann das elektronische Bauelement 100 beispielsweise mit einer externen ESD-Schutzdiode verbunden werden. Es ist auch möglich, alternativ oder zusätzlich zu dem ESD-Schutzchip 40 weitere elektronische Halbleiterchips in den Formkörper 50 einzubetten und mit dem elektronischen Halbleiterchip 30 zu verdrahten. Beispielsweise könnte ein Mikrocontroller oder ein Treiberbaustein in den Formkörper 50 eingebettet werden.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Träger
11: Trägeroberseite
20: elektrisch leitende Struktur
21: trägerseitige Oberfläche
22: bestückungsseitige Oberfläche
23: erster Abschnitt
24: zweiter Abschnitt
30: elektronischer Halbleiterchip
31: Unterseite
32: Oberseite
40: ESD-Schutzchip
41: Unterseite
42: Oberseite
50: Formkörper
51: erste Oberfläche
52: zweite Oberfläche
60: Öffnung
61: Wandung
62: elektrisch leitendes Material
70: Metallisierung
71: erste Kontaktfläche
72: zweite Kontaktfläche
80: Umverdrahtung
100: elektronisches Bauelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036621 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (100) mit den folgenden Schritten: – Anordnen einer elektrisch leitenden Struktur (20) auf einem Träger (10); – Ausbilden eines Formkörpers (50) mit einer ersten Oberfläche (51) und einer zweiten Oberfläche (52) über dem Träger (10), wobei die elektrisch leitende Struktur (20) und ein elektronischer Halbleiterchip (30) mit einer Oberseite (32) und einer Unterseite (31) derart in den Formkörper (50) eingebettet werden, dass eine Oberfläche (21) der elektrisch leitenden Struktur (20) bündig mit der ersten Oberfläche (51) des Formkörpers (50) abschließt; – Anlegen einer Öffnung (60), die sich zwischen der zweiten Oberfläche (52) des Formkörpers (50) und einem ersten Abschnitt (23) der elektrisch leitenden Struktur (20) durch den Formkörper (50) erstreckt; – Anordnen eines elektrisch leitenden Materials (62) in der Öffnung (60).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Formkörper (50) so ausgebildet wird, dass die Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30) an der zweiten Oberfläche (52) des Formkörpers (50) zugänglich ist, wobei der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Anlegen einer elektrisch leitenden Verbindung (80) zwischen dem in der Öffnung (60) angeordneten Material (62) und der Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterseite (31) des elektronischen Halbleiterchips (30) vor dem Ausbilden des Formkörpers (50) auf einem zweiten Abschnitt (24) der elektrisch leitenden Struktur (20) angeordnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei ein ESD-Schutzchip (40) vor dem Ausbilden des Formkörpers (50) gemeinsam mit dem elektronischen Halbleiterchip (30) auf dem zweiten Abschnitt (24) der elektrisch leitenden Struktur (20) angeordnet wird, wobei der ESD-Schutzchip (40) ebenfalls in den Formkörper (50) eingebettet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Anlegen einer elektrisch leitenden Verbindung (80) zwischen der Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30) und einer Oberseite (42) des ESD-Schutzchips (40).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Ausbilden des Formkörpers (50) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Abscheiden eines elektrisch leitenden Materials (70) an der Oberfläche (21) der elektrisch leitenden Struktur (20).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der verwendete Träger (10) eine Folie umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (50) mittels eines Moldprozesses ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anlegen der Öffnung (60) mit einem Laserstrahl erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der erste Abschnitt (23) der elektrisch leitenden Struktur (20) während des Anlegens der Öffnung (60) als Stoppschicht dient.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gemeinsam mit dem elektronischen Halbleiterchip (30) ein weiterer elektronischer Halbleiterchip in den Formkörper (50) eingebettet wird, wobei der Formkörper (50) nachfolgend zerteilt wird, um eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente (100) zu erhalten.
Elektronisches Bauelement (100) mit einem elektronischen Halbleiterchip (30) mit einer Oberseite (32) und einer Unterseite (31), wobei der elektronische Halbleiterchip (30) in einen Formkörper (50) mit einer ersten Oberfläche (51) und einer zweiten Oberfläche (52) eingebettet ist, wobei an der ersten Oberfläche (51) des Formkörpers (50) eine elektrisch leitende Struktur (20) in den Formkörper (50) eingebettet ist, deren Oberfläche (21) bündig mit der ersten Oberfläche (51) des Formkörpers (50) abschließt, wobei der Formkörper (50) eine Öffnung (60) aufweist, die sich zwischen der zweiten Oberfläche (52) des Formkörpers (50) und einem ersten Abschnitt (23) der elektrisch leitenden Struktur (20) durch den Förmkörper (50) erstreckt, wobei in der Öffnung (60) ein elektrisch leitendes Material (62) angeordnet ist.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 12, wobei die Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30) an der zweiten Oberfläche (52) des Formkörpers (50) zugänglich ist, wobei die Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30) elektrisch leitend mit dem in der Öffnung (60) angeordneten Material (62) verbunden ist.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der Ansprüche 12 und 13, wobei ein ESD-Schutzchip (40) in den Formkörper (50) eingebettet ist, wobei die Unterseite (31) des elektronischen Halbleiterchips (30) und eine Unterseite (41) des ESD-Schutzchips (40) in Kontakt mit einem zweiten Abschnitt (24) der elektrisch leitenden Struktur (20) stehen.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 14, wobei die Oberseite (32) des elektronischen Halbleiterchips (30) und eine Oberseite (42) des ESD-Schutzchips (40) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.