DE10223203B4 - Electronic component module and method for its production - Google Patents

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Abstract

Elektronisches Bauelement-Modul mit einem Anschluss-Substrat und mindestens einem elektronischen Bauelement (7) mit folgenden Merkmalen:
– ein flacher Substratkörper (1; 21, 22, 23; 31; 411; 61) besitzt auf seiner ebenen Oberseite (1a) einen Kontaktbereich mit Innenkontakten (4) für das Bauelement (7) und auf seiner Unterseite (1b) Außenkontakte (10);
– in dem Kontaktbereich sind durch Teilabtragung (2) oder Verformung des Substratmaterials jeweils vertieft angeordnete Innenkontakt-Höcker (3; 53; 63) im Abstand der Anschlüsse des Bauelementes ausgebildet, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchten;
– auf den Innenkontakt-Höckern (3; 53; 63) ist jeweils durch Metallisierung ein Innenkontakt (4; 54; 64) ausgebildet und mit einer Lotschicht versehen;
– auf den Innenkontakten ist das Bauelement (7) in Flip-Chip-Technik kontaktiert und
– von den Innenkontakten (4) erstrecken sich Leiterbahnen (6, 12, 13, 14, 33, 34, 43, 44) über Durchgangslöcher (5; 42) zu den Außenkontakten (10) auf der...
Electronic component module with a connection substrate and at least one electronic component (7) with the following features:
- A flat substrate body (1; 21, 22, 23; 31; 411; 61) has on its flat top (1a) a contact area with internal contacts (4) for the component (7) and on its underside (1b) external contacts (10 );
- In the contact area, partially recessed internal contact bumps (3; 53; 63) are formed at a distance from the connections of the component by partial removal (2) or deformation of the substrate material, the tips of which are essentially aligned with the originally flat surface of the substrate body;
- On the inner contact bumps (3; 53; 63) an inner contact (4; 54; 64) is formed in each case by metallization and provided with a solder layer;
- On the internal contacts, the component (7) is contacted in flip-chip technology and
- From the inner contacts (4) extend conductor tracks (6, 12, 13, 14, 33, 34, 43, 44) via through holes (5; 42) to the outer contacts (10) on the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement-Modul mit einem Anschluss-Substrat und mindestens einem elektronischen Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to an electronic Component module with a connection substrate and at least one electronic component and a method for its production.

In der EP 0782765 B1 ist bereits ein Anschluss-Substrat mit einem Halbleiterchip, ein sogenanntes PSGA (Polymer Stud Grid Array) beschrieben, wobei das spritzgegossene Substrat angeformte Polymerhöcker mit einer lötbaren Endoberfläche besitzt. Die Polymerhöcker haben nicht nur den Vorteil, dass sie in einem Arbeitsgang mit dem Grundkörper selbst ausgeformt werden können, sondern sie können aufgrund ihrer Elastizität auch Spannungen, beispielsweise aufgrund von Wärmeausdehnungen, aufnehmen und ausgleichen.In the EP 0782765 B1 A connection substrate with a semiconductor chip, a so-called PSGA (polymer stud grid array), has already been described, the injection-molded substrate having molded polymer bumps with a solderable end surface. The polymer bumps not only have the advantage that they can be molded with the base body in one operation, but they can also absorb and compensate for stresses, for example due to thermal expansion, due to their elasticity.

Ähnliche Polymerhöcker als Träger für Außenkontakte sind auch bei einem Anschluss-Substrat vorgesehen, das in der WO 01/82372 A1 beschrieben ist. Dort sind in dem Anschluss-Substrat größere Vertiefungen eingeformt. Da das Substrat im Bereich dieser Vertiefungen eine geringere Dicke aufweist, können Durchkontaktierungslöcher mittels Laserbohren mit geringem Aufwand hergestellt werden. Die Kontaktierung von Bauelementen auf diesem Anschluss-Substrat ist jedoch dort nicht beschrieben.Similar polymer studs as a carrier for external contacts are also provided for a connection substrate that is described in WO 01/82372 A1. There are larger depressions in the connection substrate formed. Since the substrate in the area of these depressions has a smaller thickness vias can be produced with little effort using laser drilling. The contacting of components on this connection substrate, however, is not there described.

Aus der DE 100 59 176 A1 ist ein Zwischenträger für ein Halbleitermodul bekannt, der aus einem Trägerkörper in Form einer Folie besteht, auf deren Oberseite eine Halbleiterkomponente mit ihren Bauteil-Anschluss-Elementen unmittelbar aufgebracht wird. Von der Unterseite des Trägerkörpers werden Durchgangslöcher so eingebracht, dass die Bauteil-Anschluss-Elemente der Halbleiterkomponente freigelegt werden. Die Durchgangslöcher werden dann durch eine Metallisierung mit den Bauteil-Anschluss-Elementen der Halbleiterkomponente kontaktiert. Anschließend werden die Wände der Durchgangslöcher von der Unterseite des Trägerkörpers her durch ringförmige Einkerbungen freigelegt, so dass kaminförmige, vertiefte Höcker entstehen, die als Außenanschlüsse für das Modul zur Kontaktierung auf einer Leiterplatte dienen.From the DE 100 59 176 A1 an intermediate carrier for a semiconductor module is known which consists of a carrier body in the form of a film, on the top of which a semiconductor component with its component connection elements is applied directly. Through holes are made from the underside of the carrier body in such a way that the component connection elements of the semiconductor component are exposed. The through holes are then contacted by a metallization with the component connection elements of the semiconductor component. The walls of the through holes are then exposed from the underside of the carrier body by means of annular notches, so that chimney-shaped, recessed bumps are formed which serve as external connections for the module for contacting on a printed circuit board.

In der US 5,998,875 ist ferner eine Flip-Chip-Kontaktierung mittels elastischer Kontakthöcker eines Zwischenträgers beschrieben, wobei der Chip durch entsprechende Konturen des rahmenförmig ausgebildeten Zwischenträgers ausgerichtet wird. Einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Chips einerseits und des Zwischenträgers andererseits wird dadurch Rechnung getragen, dass keine festen Verbindungen vorgenommen werden, so dass eine leichte Verschiebung zwischen den Kontakthöckern des Zwischenträgers einerseits und den Elektroden des Chips andererseits möglich ist.In the US 5,998,875 Furthermore, flip-chip contacting by means of elastic contact bumps of an intermediate carrier is described, the chip being aligned by corresponding contours of the frame-shaped intermediate carrier. A different thermal expansion of the chip on the one hand and the intermediate carrier on the other hand is taken into account in that no fixed connections are made, so that a slight displacement between the bumps of the intermediate carrier on the one hand and the electrodes of the chip on the other hand is possible.

Bei den bisher bekannten Substraten mit Polymerhöckern sind Letztere in ihrer Verteilung und Anordnung an das herkömmliche Raster anderer Anschlusselemente, insbesondere der Lotkugeln in der sogenannten BGA-Technik angepasst. Bei dieser Technik können die Rasterabstände wegen der Eigenschaften und der Verarbeitungsform der Lotkugeln nicht weiter verkleinert werden. Allerdings besteht mittlerweile ein Trend zu weiterer Miniaturisierung, wobei Halbleiterbauelemente mit Flip-Chip-Anschlüssen einen Rasterabstand von 0,2 mm und kleiner besitzen und die Rasterabstände der Kontakte auf Leiterplatten von früher 1 mm und mehr inzwischen auf 0,5 mm und weiter verkleinert wurden.With the previously known substrates with polymer bumps are the latter in their distribution and arrangement to the conventional Grid of other connection elements, especially the solder balls in adapted to the so-called BGA technology. With this technique, the grid spacings because of the properties and processing form of the solder balls cannot be reduced further. However, there is now a trend towards further miniaturization, with semiconductor devices with flip-chip connections Have grid spacing of 0.2 mm and smaller and the grid spacing of Contacts on PCBs of 1 mm and more in the past were reduced to 0.5 mm and further.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Anschluss-Substrat für mindestens ein elektronisches Bauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement, zu schaffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welches einen Anschluss der Bauelemente in Flip-Chip-Technik mit extrem geringen Rasterabständen ermöglicht und zugleich eine besonders niedrige Bauhöhe des aus Bauelement und Anschluss-Substrat gebildeten Moduls ermöglicht.The aim of the present invention is it therefore, a connection substrate for at least one electronic Component, in particular a semiconductor component, to create and specify a method for its manufacture, which a connection the components in flip-chip technology with extremely small grid spacing and at the same time, a particularly low overall height of the component and connection substrate formed module allows.

Erfindungsgemäß weist ein derartiges Modul folgende Merkmale aufAccording to the invention, such a module has the following Characteristics on

  • – ein flacher Substratkörper besitzt auf seiner ebenen Oberseite einen Kontaktbereich mit Innenkontakten für das Bauelement und auf seiner Unterseite Außenkontakte;- on flat substrate body has a contact area with internal contacts on its flat top for the Component and external contacts on its underside;
  • – in dem Kontaktbereich sind durch Teilabtragung oder Verformung des Substratmaterials jeweils vertieft angeordnete Innenkontakt-Höcker im Abstand der Anschlüsse des Bauelementes ausgebildet, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchten;- in the contact area are due to partial erosion or deformation of the Substrate material each deepened internal contact bumps in the Distance of connections of the component, the tips of which are essentially formed with the original flat surface of the substrate body aligned;
  • – auf den Innenkontakt-Höckern ist jeweils durch Metallisierung ein Innenkontakt ausgebildet und mit einer Lotschicht versehen;- on the internal contact bumps an internal contact is formed by metallization and with provided a solder layer;
  • – auf den Innenkontakten ist das Bauelement in Flip-Chip-Technik kontaktiert und- on The component is contacted to the internal contacts using flip-chip technology and
  • – von den Innenkontakten erstrecken sich Leiterbahnen über Durchgangslöcher zu den Außenkontakten auf der Unterseite des Substratkörpers.- of the internal contacts extend to through-holes the external contacts on the underside of the substrate body.

Durch die erfindungsgemäß vertiefte Anordnung der Innenkontakt-Höcker, die durch Teilabtragung, ringförmige Einkerbungen oder sonstige Verformung in der ansonsten ebenen Obersei te des Substratkörpers gebildet werden, ergibt sich eine besonders platzsparende Kontaktierung des Bauelementes in Flip-Chip-Technik mit besonders niedriger Gesamthöhe. Die Spitze der Höcker fluchtet dadurch im wesentlichen mit der ursprünglichen planen Oberfläche des Substratkörpers; lediglich der den Kontakt bildende Lotauftrag erhebt sich über diese Ebene.Through the deepened according to the invention Arrangement of internal contact bumps, by partial ablation, annular Notches or other deformation in the otherwise flat upper surface of the substrate body are formed, there is a particularly space-saving contact of the component in flip-chip technology with a particularly low overall height. The top of the hump is essentially aligned with the original flat surface of the Substrate body; only the lot order forming the contact rises above it Level.

Im Vergleich mit der herkömmlichen BGA-Technik, die aufgrund der Größenverhältnisse der Lotkugeln eine Flip-Chip-Kontaktierung nur bis zu einem bestimmten Mindestabstand der Bauelementanschlüsse ermöglicht und mit der beispielsweise bei Abständen von weniger als 200 μm nur eine Drahtbondverbindung möglich ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Kontaktierung mit vertieften Polymerhöckern eine Flip-Chip-Kontaktierung bis zu etwa 100 μm. Der Grund liegt darin, daß die Lotkugeln in der BGA-Technik beim Aufschmelzen zur Kontaktierung zusammengedrückt werden und dadurch ihren Durchmesser gegenüber ihrem ursprünglichen Kugeldurchmesser vergrößern (auf das etwa 1,3-fache), während die bei der Erfindung auf den Höckern ausgebildete Lotschicht beim Aufschmelzen ihren Durchmesser nicht vergrößert, so daß die Kontaktstelle keinen größeren Durchmesser erreicht als der Anschluß (Pad) des Bauelementes selbst.Compared to the conventional one BGA technology, which allows flip-chip contacting only up to a certain minimum spacing of the component connections due to the size relationships of the solder balls and with which, for example, only a wire bond connection is possible at distances of less than 200 μm, enables contacting according to the invention with recessed polymer bumps Flip-chip contacting down to about 100 μm. The reason is that the solder balls are pressed together in the BGA technique during melting for contacting and thereby increase their diameter compared to their original ball diameter (to about 1.3 times), while the solder layer formed on the bumps in the invention Melting does not increase their diameter, so that the contact point does not reach a larger diameter than the connection (pad) of the component itself.

Vorzugsweise sind auch auf der Unterseite des Substratkörpers durch Teilabtrag oder Verformung ebenfalls vertiefte Außenkontakt-Höcker gebildet, welche im Raster von Leiterplatten-Anschlüssen angeordnet sind und die Außenkontakte des Substrats tragen. Je nach der Anordnung und dem Herstellungsverfahren der Höcker können diese auf der Oberseite bzw. auf der Unterseite des Substratkörpers durch ringförmige oder auch annähernd gitterförmige Einkerbungen gebildet sein. Denkbar ist es auch, im gesamten Kontaktbereich die Oberfläche des Substratkörpers mit Ausnahme der dann übrig bleibenden Höcker abzutragen oder durch Heißprägen zu verformen, so daß lediglich ein Randbereich und gegebenenfalls Zwischenstege in der ursprünglichen Oberflächenebene zusammen mit den Kontakthöckern stehen bleiben.Are preferably also on the bottom of the substrate body deepened external contact bumps also formed by partial removal or deformation, which are arranged in the grid of PCB connections and the external contacts of the substrate. Depending on the arrangement and the manufacturing process the hump can this through on the top or on the bottom of the substrate body annular or even approximately latticed Notches are formed. It is also conceivable in the entire contact area the surface of the substrate body with Exception of the remaining ones cusp remove or deform by hot stamping, so that only an edge area and, if necessary, intermediate webs in the original surface plane together with the bumps stop.

Je nach Verlauf der Leiterbahnen von den Innenkontakten zu den Durchgangslöchern oder zu anderen Anschlüssen können die ringförmigen Einkerbungen teilweise, insbesondere an ihren Innenseiten metallisiert sein, während ein anderer Teil, vorzugsweise zumindest Teile der Außenbereiche der Einkerbung, zur Bildung von Isolationsstrecken von der Metallisierung freigehalten werden. Dies kann an den schräg verlaufenden Wänden der Einkerbung vorteilhaft durch Laserbestrahlung bewirkt werden. Die Leiterbahnen auf der Oberseite und auf der Unterseite des Substratkörpers können in bevorzugter Ausgestaltung jeweils in nutenförmigen Längsgräben verlaufen, die in die Oberfläche des Substratkörpers eingearbeitet sind. Dabei ist es vorteilhaft, dass jeweils die schrägen Seitenwände dieser Gräben zur Bildung von Leiterbahnen metallisiert sind, während der Bodenbereich und die Außenränder der Gräben, die mit Laserstrahlung gut bearbeitet werden können, von der Metallisierung freigehalten werden und somit Isolationsstrecken bilden. Auf diese Weise können sehr platzsparend jeweils zwei Leiterbahnen in einem Graben untergebracht werden.Depending on the course of the conductor tracks from the internal contacts to the through holes or to other connections annular Notches partially metallized, especially on the inside be while another part, preferably at least parts of the outer areas the notch, to form insulation stretches from the metallization be kept free. This can be due to the sloping walls of the Notching can be brought about advantageously by laser radiation. The Conductor tracks on the top and on the bottom of the substrate body can in preferred embodiment each run in groove-shaped longitudinal trenches, which in the surface of the substrate body are incorporated. It is advantageous that the inclined side walls of each trenches are metallized to form conductor tracks, while the bottom area and the outer edges of the ditches, that can be processed well with laser radiation, from metallization be kept free and thus form isolation gaps. To this Wise can be very space-saving two conductor tracks each housed in a trench become.

Die Durchgangslöcher können mit rundem oder mit reckeckigem Querschnitt entweder von der oberseitigen Oberfläche bis zur unterseitigen Oberfläche vorgesehen werden, oder sie können vorteilhafterweise im Bereich einer, z.B. ringförmigen, Einkerbung direkt neben einem Höcker oder aber auch im Bereich eines Leiterbahnen führenden Grabens erzeugt werden. Im letzteren Fall ist es besonders vorteilhaft, ein rechteckiges Durchgangsloch vorzusehen, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Seitenwände metallisiert sind, während die dazwischenliegenden Seitenwände Isolationsstrecken bilden. Dadurch können zwei getrennte Leiterbahnen in einem rechteckigen Durchgangsloch erzeugt werden, welche jeweils getrennt mit den beiden Leiterbahnen eines nutenförmigen Grabens verbunden werden können. Solche rechteckigen Durchgangslöcher können in einfacher Weise etwa beim Heißprägen des Substratkörpers erzeugt werden, wobei schräg verlaufende Seitenwände zur Erzeugung der Isolationsstrecken mit einem Laserstrahl bearbeitet werden können.The through holes can be round or rectangular Cross section provided either from the top surface to the bottom surface become, or they can advantageously in the range of e.g. ring-shaped, notch right next to it a hump or can also be generated in the region of a trench carrying conductor tracks. In the latter case, it is particularly advantageous to have a rectangular through hole to be provided, two opposite side walls being metallized are while the intermediate side walls Form insulation sections. This allows two separate conductor tracks are generated in a rectangular through hole, each of which separated with the two conductor tracks of a groove-shaped trench can be connected. Such rectangular through holes can generated in a simple manner, for example when hot-stamping the substrate body be being oblique running sidewalls processed with a laser beam to generate the insulation sections can be.

Der Substratkörper kann beispielsweise aus einer einzigen Folie hergestellt werden. Es kann aber auch von Vorteil sein, ein Basis-Substrat vorzusehen, auf dessen Oberseite und/oder Unterseite jeweils eine Höckerschicht auflaminiert wird, wobei in der jeweiligen Höckerschicht die Innenkontakt-Höcker bzw. die Außenkontakt-Höcker ausgebildet sind. In diesem Fall können die Höckerschichten jeweils aus einem anderen Material bestehen als das Basis-Substrat. So ist es möglich, die Höckerschicht mit den Innenkontakt-Höckern aus einem Material vorzusehen, das bezüglich seiner Wärmeausdehnungs-Eigenschaften dem Material des aufzubringenden Bauelementes, vorzugsweise also einem Halbleitermaterial, angepasst ist, während für die Außenkontakt-Höcker ein Material verwendet werden kann, das hinsichtlich seiner Wärmeausdehnungs-Eigenschaften an eine Leiterplatte angepasst ist.The substrate body can for example consist of a single film can be produced. But it can also be beneficial be to provide a base substrate on the top and / or Underside of a bump layer is laminated on, the inner contact bumps or the external contact bumps are formed are. In this case, you can the cusp layers each consist of a different material than the base substrate. So it is possible the cusp layer with the internal contact bumps to be provided from a material which, in terms of its thermal expansion properties Material of the component to be applied, preferably one Semiconductor material, is adapted, while for the external contact bumps Material that can be used in terms of its thermal expansion properties a circuit board is adapted.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Anschluss-Substrats weist die folgenden Schritte auf:An inventive method for manufacturing of a connection substrate has the following steps:

  • a) In der Oberfläche eines folienförmigen Substratkörpers aus Polymer-Material werden zumindest auf einer Seite durch Teilabtragung oder Verformung der Oberfläche jeweils vertieft angeordnete Innenkontakt-Höcker im Abstand der Anschlüsse von zu kontaktierenden Bauelementen geformt, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchtena) In the surface of a film-shaped substrate body Polymer material is removed at least on one side by partial removal or deformation of the surface recessed internal contact bumps at a distance from the connections of formed into contacting components, the tips of which essentially with the original flat surface of the substrate body flush
  • b) zwischen der Oberseite und der Unterseite des Substratkörpers werden Durchgangslöcher erzeugt;b) between the top and the bottom of the substrate body Through holes generated;
  • c) durch Metallisierung der Oberseite und der Unterseite des Substratkörpers sowie der Durchgangslöcher wird eine Leiterschicht erzeugt;c) by metallizing the top and bottom of the substrate body and the through holes a conductor layer is created;
  • d) durch gezielte Strukturierung der Leiterschicht werden Innenkontakte auf den Innenkontakt-Höckern der Oberseite, Auflenkontakte auf der Unterseite und zur Bildung elektrisch leitender Verbindungen zwischen den Innenkontakten und den Außenkontakten erzeugt;d) through targeted structuring of the conductor layer, internal contacts on the internal contact bumps on the top, Auflenkontakte on the bottom and to form electrically conductive Ver creates bonds between the internal contacts and the external contacts;
  • e) die Innenkontakte werden mit einem Lot- Material beschichtet; unde) the internal contacts are coated with a solder material; and
  • f) auf die Innenkontakte wird das Bauelement aufgesetzt, und seine Anschlüsse werden mit den Innenkontakten verlötet.f) the component is placed on the internal contacts, and its connections are soldered to the internal contacts.

Vorzugsweise werden im Schritt a) auch auf der Unterseite des Substratkörpers durch Verformung oder Teilabtragung, beispielsweise durch kreisförmiges Einkerben, jeweils Außenkontakt-Höcker geformt, und es werden auf diesen im Schritt c) jeweils die Außenkontakte erzeugt.Preferably in step a) also on the underside of the substrate body by deformation or Partial removal, for example by circular indentation, each formed by external contact bumps, and it is in step c) that the external contacts generated.

Grundsätzlich wäre es zwar möglich, das erfindungsgemäße Anschluss-Substrat mit den vertieften Kontakt-Höckern auch in bekannter Weise durch Spritzgießen herzustellen. Da es jedoch um besonders kleine Abmessungen der Höcker selbst und der Teilungsabstände zwischen den Höckern geht, kommen für die erfindungsgemäße Herstellung der Höcker, die Herstellung der Durchgangslöcher und ggf. die Herstellung von Nuten zur Führung von Leiterbahnen vorzugsweise ein Heißprägeverfahren oder eine Strukturierung des Substratkörpers mit einem Laserstrahl in Betracht. Für die Strukturierung der Metallilie rungsschicht zur Bildung der Leiterbahnen wird vorzugsweise eine Strukturierung mittels Laserstrahl verwendet. Dabei ist es in einem Fall möglich, eine Ätzresistschicht mit einem Laserstrahl zu strukturieren und danach die freigelegten Strukturen in einem Ätzverfahren abzutragen. Bei einer anderen Methode, die insbesondere für sehr dünne Leiterschichten Anwendung findet, kann auch die Metallschicht direkt mit dem Laserstrahl strukturiert werden.In principle, it would be possible that connection substrate according to the invention with the deepened contact humps can also be produced in a known manner by injection molding. However, since it by particularly small dimensions of the cusps themselves and the spacing between the humps go, come for the manufacture according to the invention the hump, the production of the through holes and possibly the production of grooves for guiding conductor tracks preferably a hot stamping process or a structuring of the substrate body with a laser beam into consideration. For the structuring of the metallization layer to form the conductor tracks structuring by means of a laser beam is preferably used. In one case, it is possible to use an etch resist layer to structure with a laser beam and then the exposed Structures in an etching process ablate. Another method, particularly for very thin conductor layers The metal layer can also be used directly with the laser beam be structured.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Anschluss-Substrats ist es möglich, in Anpassung an die Anschlüsse von Halbleiterchips Anschluss-Höcker mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 250 μm mit einem Rasterabstand von etwa 200 μm zu erzeugen, wobei die Höhe der Höcker größer als der Durchmesser ist und vorzugsweise mehr als das 1,3-fache des Durchmessers der Lötverbindung betragen kann. Dadurch ergibt sich auf sehr engem Raum eine gute Elastizität der einzelnen Anschlüsse.In the design according to the invention of the connection substrate, it is possible in line with the connections of semiconductor chips connection bumps with a diameter of about 50 to 250 microns with a grid spacing of about 200 μm to generate, the height the hump larger than the diameter is and preferably more than 1.3 times the Diameter of the solder joint can be. This results in a good one in a very small space elasticity of the individual connections.

Durch die Verwendung von vertieften Aussenkontakt-Höckern auf der Unterseite des Substratkörpers mit entsprechend kleinerem Durchmesser der Lötstellen der Außenanschlüsse wird auch auf der Leiterplatte, die das Modul aufnimmt, weniger Platz für die Kontakt selbst benötigt. Somit bleibt auf der Leiterplatte beispielsweise zwischen zwei Anschlüssen zusätzlicher Platz verfügbar, um anstelle einer Leiterbahn zwei oder drei Leiterbahnen hindurchzuführen.By using deepened External contact bumps on the underside of the substrate body with a correspondingly smaller diameter of the solder joints of the external connections also less space on the circuit board that holds the module for the Contact yourself needed. Thus, for example, additional remains between two connections on the circuit board Space available, to run two or three conductor tracks instead of one conductor track.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention will follow embodiments based on the drawing explained. Show it

1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Anschluss-Substrat für ein erfindungsgemäßes Modul, 1 a section of a connection substrate according to the invention for a module according to the invention,

2 eine schematische Ansicht des Aufbaus von Innenkontakt-Höckern in Verbindung mit Durchgangslöchern im Schnitt, 2 1 shows a schematic view of the structure of internal contact bumps in connection with through holes,

3 eine Schnittansicht eines Moduls mit Höckern auf der Ober- und Unterseite des Anschluss-Substrats, 3 1 shows a sectional view of a module with bumps on the top and bottom of the connection substrate,

4 eine Schnittansicht eines Substrats mit einer zusätzlichen Höckerschicht auf der Oberseite, 4 1 shows a sectional view of a substrate with an additional bump layer on the top,

5 eine Schnittansicht eines Substrats mit zusätzlichen Höckerschichten auf der Ober- und Unterseite, 5 1 shows a sectional view of a substrate with additional bump layers on the top and bottom,

6 eine schematische Detaildarstellung von Nuten mit Leiterbahnen, 6 a schematic detailed representation of grooves with conductor tracks,

7 eine schematische Darstellung eines rechteckigen Durchgangsloches, 7 1 shows a schematic representation of a rectangular through hole,

8 eine schematische Ansicht einer Leiterbahnstruktur auf der Oberseite eines Anschluss-Substrats, und 8th a schematic view of a conductor track structure on the top of a connection substrate, and

9 eine schematische Darstellung einer Leiterbahnstruktur auf der Unterseite eines Anschluss-Substrats, 9 1 shows a schematic representation of a conductor track structure on the underside of a connection substrate,

10 eine schematische Darstellung einer Substrat-Oberseite mit einer gegenüber 2 abgewandelten Gestaltung der Innenkontakt-Höcker, 10 is a schematic representation of a substrate top with one opposite 2 modified design of the internal contact hump,

11 eine gegenüber 10 weiter abgewandelte Ausführungsform eines Substratkörpers zur Darstellung der Lotaufbringung und 11 one opposite 10 further modified embodiment of a substrate body to represent the solder application and

12 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Moduls in einer weiteren Abwandlung. 12 a schematic sectional view of a module according to the invention in a further modification.

In 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Anschluss-Substrats gezeigt. Dieses Anschluss-Substrat besteht im Wesentlichen aus einem Substratkörper 1 aus Isolierstoff, beispielsweise LCP oder einem sonstigen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff. In die Oberseite 1a dieses Substratkörpers 1 sind ringförmige Einkerbungen 2 eingebracht, beispielsweise mittels eines Prägestempels oder auch durch Abtragung mit einem Laserstrahl. Durch diese ringförmi gen Einkerbungen 2, deren Tiefe beispielsweise 50 bis 200 μm betragen kann, sind Innenkontakt-Höcker 3 gebildet, deren Rasterabstände den Kontaktabständen eines Halbleiter-Bauelementes entsprechen, so dass eine Flip-Chip-Kontaktierung unmittelbar auf der Oberseite des Anschluss-Substrats möglich ist. Zu diesem Zweck sind auf der Spitze der Höcker 3 jeweils Innenkontakte in Form einer Metallschicht aufgebracht.In 1 a section of a connection substrate according to the invention is shown schematically. This connection substrate essentially consists of a substrate body 1 made of insulating material, for example LCP or another, preferably thermoplastic. In the top 1a this substrate body 1 are ring-shaped notches 2 introduced, for example by means of a stamp or by ablation with a laser beam. Through these ring-shaped notches 2 whose depth can be 50 to 200 μm, for example, are internal contact bumps 3 formed, the pitch of which corresponds to the contact spacing of a semiconductor component, so that flip-chip contacting is possible directly on the top of the connection substrate. For this purpose, the humps are on the top 3 internal contacts each applied in the form of a metal layer.

Wie in 1 weiter schematisch gezeigt ist, werden bei dieser Ausführungsform jeweils Durchgangslöcher 5 zwischen der Oberseite 1a und der Unterseite 1b des Substratkörpers erzeugt, wobei in diesem Fall die Durchgangslöcher 5 jeweils in eine Einkerbung 2 münden. Über die Metallisierung dieser Durchgangslöcher und der Außenwand der Höcker 3 wird so eine unmittelbare leitende Verbindung von den Innenkontakten 4 über die Durchgangslöcher 5 zur Unterseite 1b des Substratkörpers erzeugt.As in 1 is shown schematically, in this embodiment, through holes 5 between the top 1a and the bottom 1b of the substrate body, in which case the through holes 5 each in a notch 2 lead. About the metallization of these through holes and the outer wall of the bumps 3 becomes a direct conductive connection from the internal contacts 4 through the through holes 5 to the bottom 1b of the substrate body generated.

2 zeigt in einem Schnitt den Aufbau von Innenkontakt-Höckern 3. Nachdem die Einkerbungen 2 und die Durchgangslöcher 5 durch Heißprägen oder mittels Laserbestrahlung in dem Substratkörper 1 erzeugt sind, wird der Substratkörper mit einer Metallisierungsschicht überzogen, welche in einem Strukturierungsvorgang teilweise wieder abgetragen wird, so dass jeweils am Umfang der Innenkontakt-Höcker 3 eine Metallschicht 6, vorzugsweise eine Kupferschicht, bestehen bleibt, während die Außenwände der Einkerbungen 2 von der Metallisierung befreit werden und somit als Isolationsstrecken wirken. Auf die Spitze der Höcker 3 wird ebenfalls eine Metallisierung zur Bildung der Innenkontakte 4 aufgebracht. Dazu kommt noch eine Lotschicht, die hier nicht eigens dargestellt ist. Die Durchgangslöcher 5 sind während des Metallisierungsvor gangs ebenfalls mit einer Metallschicht ausgekleidet worden. Die Löcher selbst können anschließend entweder mit Metall oder auch mit einer Kunststoffmasse verschlossen werden. 2 shows in a section the structure of internal contact bumps 3 , After the notches 2 and the through holes 5 by hot stamping or by means of laser radiation in the substrate body 1 are generated, the substrate body is coated with a metallization layer, which is partially removed again in a structuring process, so that the inner contact bumps are in each case on the circumference 3 a metal layer 6 , preferably a copper layer, remains while the outer walls of the notches 2 are freed from the metallization and thus act as insulation sections. To the top of the hump 3 is also a metallization to form the internal contacts 4 applied. There is also a solder layer, which is not specifically shown here. The through holes 5 have also been lined with a metal layer during the metallization process. The holes themselves can then be closed either with metal or with a plastic compound.

3 zeigt wiederum einen Schnitt durch ein schematisch dargestelltes Anschluss-Substrat 1, wobei auf der Oberseite jeweils Innenkontakt-Höcker 3 mit Innenkontakten 4 zur Flip-Chip-Kontaktierung mit Anschlüssen 17 eines Halbleiterchips 7 oder eines anderen Bauelementes ausgebildet sind. Auf der Unterseite des Substratkörpers sind in gleicher Weise durch ringförmige Einkerbungen 8 jeweils Außenkontakt-Höcker 9 gebildet, welche ebenfalls in die Oberfläche des Substrats versenkt sind und auf ihrer Spitze jeweils einen Außenkontakt 10 tragen. Diese Außenkontakt-Höcker 9 sind in ihrer Größe und in ihrem Rasterabstand an die Anschlüsse einer Leiterplatte 11 angepasst. Die Verbindung zwischen den Innenkontakten 4 und den Außenkontakten 10 erfolgt über die metallisierten Durchgangslöcher 5 und eine entsprechende Leiterbahnstruktur 12 auf der Unterseite 1b des Substratkörpers. Die Metallisierung und Strukturierung der Leiterschichten auf der Oberseite und der Unterseite des Substratkörpers können in einem Verfahrenschritt durchgeführt werden. 3 again shows a section through a schematically illustrated connection substrate 1 , with internal contact bumps on the top 3 with internal contacts 4 for flip-chip contacting with connections 17 of a semiconductor chip 7 or another component are formed. On the underside of the substrate body are in the same way by annular notches 8th each external contact hump 9 formed, which are also sunk into the surface of the substrate and an external contact on each tip 10 wear. This outside contact hump 9 are in their size and in their grid spacing to the connections of a circuit board 11 customized. The connection between the internal contacts 4 and the external contacts 10 takes place via the metallized through holes 5 and a corresponding trace structure 12 on the bottom 1b of the substrate body. The metallization and structuring of the conductor layers on the top and the bottom of the substrate body can be carried out in one process step.

4 zeigt eine Abwandlung gegenüber 3. In diesem Fall besteht der Substratkörper aus einem Basis-Substrat 21, auf dessen Unterseite die Außenkontakt-Höcker 9 wie im vorhergehenden Beispiel angeordnet sind. Auf der Oberseite dieses Basissubstrats 21 ist allerdings eine erste Höckerschicht 22 auflaminiert, in der die Innenkontakt-Höcker 3 wie in den vorherigen Beispielen geformt werden. Auf diese Weise kann die Höckerschicht 22 noch besser an die Eigenschaften, insbesondere die Wärmeausdehnungs-Eigenschaften eines aufzulegen den Bauelementes angepasst werden, etwa an die Eigenschaften eines Halbleitermaterials. 4 shows a modification to 3 , In this case, the substrate body consists of a base substrate 21 , on the underside of which the external contact bumps 9 are arranged as in the previous example. On top of this base substrate 21 is however a first cusp layer 22 laminated in the inside contact hump 3 as shaped in the previous examples. This way the cusp layer 22 can be adapted even better to the properties, in particular the thermal expansion properties, of a component to be placed on it, for example to the properties of a semiconductor material.

5 zeigt eine weitere Abwandlung, wobei in diesem Fall das Basis-Substrat 21 nicht nur auf der Oberseite eine erste Höckerschicht 22, sondern auch auf der Unterseite eine zweite Höckerschicht 23, trägt. Somit können die Höckerschichten 22 und 23 in unterschiedlicher Weise jeweils in Anpassung an ihre Kontaktpartner ausgewählt werden, also die erste Höckerschicht 22 an ein Bauelement-Material und die zweite Höckerschicht 23 an die Eigenschaften eines Leiterplatten-Materials angepasst werden. In 5 ist weiter die Möglichkeit gezeigt, Leiterbahnen auf der Oberseite und der Unterseite des Basis-Substrats 21 aufzubringen und zu strukturieren, bevor die Höckerschichten 22 und 23 auflaminiert werden. Somit durchsetzen die Durchgangslöcher 5 jeweils nur das Basissubstrat 21 und sind auf der Oberseite mit oberseitigen Leiterbahnen 24 und auf der Unterseite mit unterseitigen Leiterbahnen 25 verbunden, die ihrerseits mit Metallisierungen 6 in den Einkerbungen 2 bzw. 8 in Verbindung stehen. 5 shows a further modification, in which case the base substrate 21 not just a first layer of cusps on the top 22 , but also a second cusp on the bottom 23 , wearing. Thus the cusp layers 22 and 23 can be selected in different ways to match their contact partners, i.e. the first cusp layer 22 to a device material and the second bump layer 23 be adapted to the properties of a circuit board material. In 5 the possibility is further shown, conductor tracks on the top and bottom of the base substrate 21 apply and structure before the cusp layers 22 and 23 be laminated on. Thus penetrate the through holes 5 only the base substrate in each case 21 and are on the top with conductor tracks on the top 24 and on the underside with conductor tracks on the underside 25 connected, which in turn with metallizations 6 in the notches 2 respectively. 8th stay in contact.

Bei den Anschluss-Substraten gemäß den 1 bis 4 können Leiterbahnen auf der Unterseite oder auf der Oberseite eines Substratkörpers 31 jeweils in nutenförmigen Gräben 32 angeordnet sein, die in 6 lediglich schematisch als kurze Abschnitte gezeigt sind. Solche Gräben können ebenfalls bei der Herstellung des Substrats, d. h. bei der Formung der Einkerbungen 2 durch Heißprägen oder durch Laserstrukturierung, mitgestaltet werden. Vorzugsweise werden in diesen Gräben 32 jeweils die schräg gestellten Seitenwände 33 und 34 metallisiert, während die Bodenflächen 35 und die oberen Randbereiche 36 nicht metallisiert sind und als Isolierstrecken dienen. Auf diese Weise können in einem Graben 32 jeweils zwei Leiterbahnen an gegenüberliegenden Wänden erzeugt werden. Die Herstellung ist relativ einfach, da nach der Metallisierung der gesamten Oberfläche des Substratkörpers einschließlich der Grabenwände die oberflächlichen Bereiche 36 und die zu der Oberfläche parallelen Bodenbereiche 35 leicht mittels eines Laserstrahls strukturiert, d. h. von der Metallisierung befreit werden können. Lediglich beispielshalber seien hier noch Größenverhältnisse angegeben, die mit einer derartigen Grabenstruktur erreicht werden können. Ein Graben 32 kann im Bodenbereich 35 eine Breite b1 von 50 μm besitzen, während der Grabenabstand im Oberflächenbereich eine Breite b2 von ebenfalls 50 μm aufweisen kann. Nimmt man ferner an, dass die schräg verlaufenden Seitenwände 33 und 34 jeweils eine Breite b3 von 25 μm einnehmen, so kann man mit dieser Technik auf einer Gesamtbreite von b4 = 150 μm zwei Leiterbahnen unterbringen. Die Tiefen der Gräben kann in diesem Beispiel ebenfalls bei etwa 50 μm liegen.For the connection substrates according to the 1 to 4 can conductors on the underside or on the top of a substrate body 31 each in groove-shaped trenches 32 be arranged in 6 are shown only schematically as short sections. Such trenches can also be used in the manufacture of the substrate, ie in the formation of the notches 2 by hot stamping or by laser structuring. Preferably in these trenches 32 the inclined side walls 33 and 34 metallized while the floor surfaces 35 and the top margins 36 are not metallized and serve as insulating sections. This way you can dig in a ditch 32 two conductor tracks are generated on opposite walls. The production is relatively simple, since after the metallization of the entire surface of the substrate body, including the trench walls, the surface areas 36 and the floor areas parallel to the surface 35 easily structured by means of a laser beam, ie can be freed from the metallization. For the sake of example only, size ratios that can be achieved with such a trench structure are given here. A ditch 32 can in the floor area 35 have a width b1 of 50 μm, while the trench spacing in the surface area can also have a width b2 of 50 μm. Also assume that the sloping side walls 33 and 34 Each occupying a width b3 of 25 μm, this technique can accommodate two conductor tracks over a total width of b4 = 150 μm. The depths of the trenches can also be approximately 50 μm in this example.

7 zeigt ebenfalls schematisch die Gestaltung eines rechteckförmigen, sich einseitig verengenden Durchgangsloches 42. In einem nur angedeuteten Substratkörper 41 ist ein rechteckiges Durchgangsloch 42, beispielsweise durch Heißprägen des Substrats, angeformt. Dabei werden schräge Seitenwände 43, 44, 45 und 46 dadurch erzeugt, dass die Seitenlängen c1 und d1 an der Oberseite größer sind als die Seitenlängen c2 und d2 auf der Unterseite. Hier sei noch erwähnt, dass Oberseite und Unterseite beim Substratkörper auch vertauscht werden können, so dass beispielsweise die größere Lochweite wahlweise auf der Chipseite des Anschluss-Substrats oder auf der Leiterplattenseite vorgesehen werden kann. 7 also shows schematically the design of a rectangular through hole narrowing on one side 42 , In a substrate body only indicated 41 is a rectangular through hole 42 , for example by hot stamping the substrate. Thereby, sloping side walls 43 . 44 . 45 and 46 generated by the side lengths c1 and d1 at the top are larger than the side lengths c2 and d2 on the underside. It should also be mentioned here that the top and bottom sides of the substrate body can also be interchanged, so that, for example, the larger hole width can optionally be provided on the chip side of the connection substrate or on the circuit board side.

Nach der allseitigen Metallisierung des Substratkörpers 41 und auch des Durchgangslochs 42 werden dann zwei gegenüber liegende Seiten, beispielsweise die Seiten 45 und 46, von der Metallisierung befreit, so dass zwei mit Metall beschichtete, voneinander isolierte Seitenflächen 43 und 44 bestehen bleiben. Diese bilden dann zwei getrennte Leiterbahn-Durchführungen von der Oberseite zu der Unterseite des Substrats. Durchführungen dieser Art können im Substratkörper jeweils dort vorgesehen werden, wo es am günstigsten ist. Vorteilhaft ist beispielsweise ein derartiges Durchgangsloch im Bereich eines Grabens 32 gemäß 6. So könnte beispielsweise eine Leiterbahn 33 von 6 mit einer Durchführungs-Leiterbahn 43 und eine Leiterbahn 34 mit einer Durchführungs-Leiterbahn 44 verbunden werden.After all-round metallization of the substrate body 41 and also the through hole 42 two opposite sides, for example sides 45 and 46, are then freed from the metallization, so that two side surfaces coated with metal and isolated from one another 43 and 44 remain. These then form two separate interconnect bushings from the top to the bottom of the substrate. Feedthroughs of this type can be provided in the substrate body where it is cheapest. Such a through hole in the region of a trench is advantageous, for example 32 according to 6 , For example, a conductor track 33 of 6 with a feed-through conductor track 43 and a trace 34 with a feed-through conductor track 44 get connected.

In den 8 und 9 sind jeweils schematisch mögliche Gestaltungen der Oberseite eines Anschluss-Substrats (8) und der Unterseite (9) gezeigt. Die Schemata von 8 und 9 stehen jedoch nicht in Korrelation zueinander, es handelt sich lediglich um prinzipielle Anordnungsmöglichkeiten der jeweiligen Anschluss-Elemente des Substrats.In the 8th and 9 are schematically possible configurations of the top of a connection substrate ( 8th ) and the bottom ( 9 ) shown. The schemes of 8th and 9 However, they are not correlated to one another, they are merely basic arrangement options for the respective connection elements of the substrate.

So zeigt 8 eine Reihe von Innenkontakt-Höckern 3, wie sie in 1 bis 5 gezeigt sind. Diese tragen jeweils einen Innenkontakt 4. Von diesen Innenkontakt-Höckern gehen teilweise Leiterbahnen 13 ab, die bei entsprechender Gestaltung auch wie die Leiterbahnen 33 bzw. 34 (6) in Gräben angeordnet sein können. Jeweils zwei dieser Leiterbahnen 13 führen zu einem rechteckigen Durchgangsloch 42 gemäß 7 mit Durchgangs-Leiterbahnen 43 und 44.So shows 8th a series of internal contact bumps 3 as in 1 to 5 are shown. These each have an internal contact 4 , Conductor tracks partially run from these internal contact bumps 13 from, which with the appropriate design also like the conductor tracks 33 respectively. 34 ( 6 ) can be arranged in trenches. Two of these tracks each 13 lead to a rectangular through hole 42 according to 7 with through conductor tracks 43 and 44 ,

Weitere Innenkontakt-Höcker 3 in 8 mit Innenkontakten 4 sind jeweils mit runden Durchgangslöchern 5 wie in den 1 bis 4 verbunden. Diese Durchgangslöcher können unmittelbar neben den Höckern 3 im Bereich der ringförmigen Ein kerbunden 2 angeordnet sein. Andere wiederum sind über zusätzliche Leiterbahnen 14 mit einem entfernten Durchgangsloch 5 verbunden.More internal contact humps 3 in 8th with internal contacts 4 are each with round through holes 5 like in the 1 to 4 connected. These through holes can be right next to the bumps 3 notched in the area of the ring-shaped one 2 be arranged. Others are on additional traces 14 with a through hole removed 5 connected.

9 zeigt eine mögliche Anordnung einer Leiterplatten-Anschluss-Seite im Ausschnitt. Auch auf dieser Seite sind Höcker vorgesehen, nämlich die Außenkontakt-Höcker 9 mit den Außenkontakten 10, die durch ringförmige Einkerbungen 8 gebildet sind. Auch in diesem Fall sind zwei Arten von Durchgangslöchern dargestellt, nämlich runde Durchgangslöcher 5, die unmittelbar im Bereich einer ringförmigen Einkerbung 8 angelegt sein können, und rechteckförmige Durchgangslöcher 42, die gemäß 7 ausgebildet sind. Diese Durchgangslöcher sind jeweils mit Leiterbahnen verbunden, beispielsweise Leiterbahnpaaren 33 und 34, die gemäß 6 in einem gemeinsamen Graben 32 angeordnet sind. In 9 ist gezeigt, wie diese beiden Leiterbahnen 33, 34 mit den beiden leitenden Seitenwänden 43 und 44 eines Durchgangsloches verbunden sind. 9 shows a possible arrangement of a circuit board connection side in the cutout. Bumps are also provided on this page, namely the external contact bumps 9 with the external contacts 10 by annular notches 8th are formed. In this case, too, two types of through holes are shown, namely round through holes 5 that are immediately in the area of an annular notch 8th can be created, and rectangular through holes 42 that according to 7 are trained. These through holes are each connected to conductor tracks, for example pairs of conductor tracks 33 and 34 that according to 6 in a common ditch 32 are arranged. In 9 is shown as these two traces 33 . 34 with the two conductive side walls 43 and 44 a through hole are connected.

In den 10 bis 12 sind schematisch weitere Abwandlungen des Anschluss-Substrats bzw. des erfindungsgemäßen Moduls gezeigt. 10 zeigt schematisch einen Substratkörper 51, auf dessen Oberseite Innenanschluss-Höcker 53 im Vergleich mit 2 nicht durch ringförmige Einkerbungen, sondern durch großflächige Abtragung bzw. Verformung der Bereiche 52 unter die Oberflächenebene 55 erzeugt sind. Neben den Innenkontakt-Höckern 53 bleiben in diesem Fall lediglich Randbereiche 56 und ein Zwischensteg 57 in der ursprünglichen Höhe bestehen. Die Innenkontakt-Höcker 53 werden dann – nach einer vorherigen Grund-Metallisierung – mit einer Lotschicht 54 zur Bildung der lötbaren Innenkontakte versehen.In the 10 to 12 further modifications of the connection substrate or the module according to the invention are shown schematically. 10 shows schematically a substrate body 51 , on the top of which there is an internal connection hump 53 in comparison with 2 not through ring-shaped indentations, but through extensive removal or deformation of the areas 52 below the surface level 55 are generated. In addition to the internal contact bumps 53 in this case only marginal areas remain 56 and a mezzanine 57 exist in the original amount. The inside contact hump 53 are then - after a previous basic metallization - with a solder layer 54 provided to form the solderable internal contacts.

Vor dem Aufbringen der Lotschicht 54 werden zweckmäßigerweise die Bereiche um die Innenkontakt-Höcker 53 mit einem Lotresist 55 bedeckt (11), um den notwendigen Isolationsabstand zwischen den einzelnen Höckern sicherzustellen. Dieses Lotresist wird beispielsweise durch Aufsprühen mit nachfolgender Laserstrukturierung oder durch Aufbringen einer lichtempfindlichen Schicht mit nachfolgender Belichtung erzeugt und strukturiert. Für das Aufbringen der Lotbeschichtung 54 kommen bekannte Verfahren, wie Siebdruck, in Betracht.Before applying the solder layer 54 the areas around the inner contact bumps are expediently 53 with a solder resist 55 covered ( 11 ) to ensure the necessary insulation distance between the individual bumps. This solder resist is produced and structured, for example, by spraying with subsequent laser structuring or by applying a light-sensitive layer with subsequent exposure. For applying the solder coating 54 known methods, such as screen printing, come into consideration.

12 zeigt noch einmal im Schnitt ein erfindungsgemäßes Modul, wobei auf einem Substratkörper 61 die Oberseite zur Bildung von Innenkontakt-Höckern 63 abgetragen bzw. verformt ist, so daß lediglich Randbereiche 66 stehen bleiben. Auf diesen Innenkontakt-Höckern 63 mit ihrer Lotbeschichtung 64 wird ein Halbleiterchip 7 über seine Anschlüsse 17 im engen Rasterabstand kontaktiert. 12 shows again in section an inventive module, with a substrate body 61 the top to form internal contact bumps 63 is worn or deformed so that only marginal areas 66 stop. On these internal contact bumps 63 with their solder coating 64 becomes a semiconductor chip 7 about its connections 17 contacted in close spacing.

Die Unterseite des Substratkörpers 61 ist in gleicher Weise zur Bildung von Außenkontakt-Höckern 68 zwischen den Randbereichen 67 weitgehend abgetragen. Da aber die Außenkontakt-Höcker 68 in Anpassung an die Leiterplatten-Anschlüsse einen größeren Rasterabstand besitzen als die Innenkontakt-Höcker 63, können auf der Unterseite des Substratkörpers 61 weitere Zwischenstege 69 stehen bleiben, auf denen beispielsweise Leiterbahnen oder dergleichen angeordnet sein können. Es sei darauf hingewiesen, daß die Gestaltung der Vertiefungen zwischen den einzelnen Höckern auf der Oberseite bzw. Unterseite des Substratkörpers beliebig sein kann, je nach dem angewendeten Verformungsverfahren. In jedem Fall sind die Höcker unter das ursprüngliche Oberflächenniveau des Substratkörpers versenkt, also unter das oberseitige Oberflächenniveau 65 und unter das unterseitige Oberflächenniveau 70 des Substratkörpers.The bottom of the substrate body 61 is in the same way for the formation of external contact bumps 68 between the edge areas 67 largely worn out. But since the outside contact humps 68 have a larger grid spacing than the internal contact bumps to match the PCB connections 63 , can on the underside of the substrate body 61 further intermediate bridges 69 remain standing, on which, for example, conductor tracks or the like can be arranged. It should be noted that the design of the depressions between the individual bumps on the top or bottom of the substrate body can be any, depending on the deformation method used. In any case, the bumps are sunk below the original surface level of the substrate body, that is, below the upper surface level 65 and below the bottom surface level 70 of the substrate body.

Claims (26)

Elektronisches Bauelement-Modul mit einem Anschluss-Substrat und mindestens einem elektronischen Bauelement (7) mit folgenden Merkmalen: – ein flacher Substratkörper (1; 21, 22, 23; 31; 411; 61) besitzt auf seiner ebenen Oberseite (1a) einen Kontaktbereich mit Innenkontakten (4) für das Bauelement (7) und auf seiner Unterseite (1b) Außenkontakte (10); – in dem Kontaktbereich sind durch Teilabtragung (2) oder Verformung des Substratmaterials jeweils vertieft angeordnete Innenkontakt-Höcker (3; 53; 63) im Abstand der Anschlüsse des Bauelementes ausgebildet, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchten; – auf den Innenkontakt-Höckern (3; 53; 63) ist jeweils durch Metallisierung ein Innenkontakt (4; 54; 64) ausgebildet und mit einer Lotschicht versehen; – auf den Innenkontakten ist das Bauelement (7) in Flip-Chip-Technik kontaktiert und – von den Innenkontakten (4) erstrecken sich Leiterbahnen (6, 12, 13, 14, 33, 34, 43, 44) über Durchgangslöcher (5; 42) zu den Außenkontakten (10) auf der Unterseite des Substratkörpers (1; 21, 22, 23; 31; 41).Electronic component module with a connection substrate and at least one electronic component ( 7 ) with the following features: - a flat substrate body ( 1 ; 21 . 22 . 23 ; 31 ; 411 ; 61 ) has on its flat top ( 1a ) a contact area with internal contacts ( 4 ) for the component ( 7 ) and on its underside ( 1b ) External contacts ( 10 ); - in the contact area are by partial removal ( 2 ) or deformation of the substrate material in each case recessed internal contact bumps ( 3 ; 53 ; 63 ) formed at a distance from the connections of the component, the tips of which are essentially aligned with the originally flat surface of the substrate body; - on the internal contact bumps ( 3 ; 53 ; 63 ) is an internal contact due to metallization ( 4 ; 54 ; 64 ) formed and provided with a solder layer; - The component is on the internal contacts ( 7 ) contacted in flip-chip technology and - by the internal contacts ( 4 ) extend conductor tracks ( 6 . 12 . 13 . 14 . 33 . 34 . 43 . 44 ) through holes ( 5 ; 42 ) to the external contacts ( 10 ) on the underside of the substrate body ( 1 ; 21 . 22 . 23 ; 31 ; 41 ). Modul nach Anspruch 1, wobei auf der Unterseite des Substratkörpers (1; 21, 22, 23; 63) durch Teilabtragung (8) oder Verformung des Substratmaterials vertieft angeordnete Außenkontakt-Höcker (9; 69) gebildet sind, welche im Abstand von Leiterplatten-Anschlüssen angeordnet sind und die Außenkontakte (10) des Substrats tragen.Module according to claim 1, wherein on the underside of the substrate body ( 1 ; 21 . 22 . 23 ; 63 ) by partial deduction ( 8th ) or deformation of the substrate material of recessed external contact bumps ( 9 ; 69 ) are formed, which are arranged at a distance from the circuit board connections and the external contacts ( 10 ) of the substrate. Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenkontakt-Höcker (3)und/oder die Außenkontakt-Höcker (9) jeweils durch ringförmige Einkerbungen (2;8) im Substratmaterial gebildet sind.Module according to claim 1 or 2, wherein the inner contact bumps ( 3 ) and / or the external contact bumps ( 9 ) each with ring-shaped notches ( 2 ; 8th ) are formed in the substrate material. Modul nach Anspruch 3, wobei die ringförmigen Einkerbungen (2; 8) jeweils an ihren Innenseiten (6) metallisiert sind und an ihren Außenseiten zumindest teilweise isoliert sind.Module according to claim 3, wherein the annular notches ( 2 ; 8th ) on the inside ( 6 ) are metallized and are at least partially insulated on their outer sides. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Oberfläche der Oberseite und/oder Unterseite des Substratkörpers (31) jeweils Längsgräben (32) ausgebildet sind, deren Seitenwände (33, 34) zumindest teilweise mit einer Metallschicht zur Bildung von Leiterbahnen versehen sind.Module according to one of claims 1 to 4, wherein in the surface of the top and / or bottom of the substrate body ( 31 ) longitudinal trenches ( 32 ) are formed, the side walls ( 33 . 34 ) are at least partially provided with a metal layer to form conductor tracks. Modul nach Anspruch 5, wobei die Metallschicht in dem Bodenbereich (35) der Gräben (32) unterbrochen ist, um an den Seitenwänden zwei voneinander isolierte Leiterbahnen (33, 34) zu bilden.Module according to claim 5, wherein the metal layer in the bottom region ( 35 ) the trenches ( 32 ) is interrupted in order to provide two mutually insulated conductor tracks on the side walls ( 33 . 34 ) to build. Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei jeweils Durchgangslöcher (5) mit rundem Querschnitt im Bereich jeweils einer Einkerbung (2; 8) angeordnet und an ihren Umfangswänden zur Bildung von Leiterbahnen metallisiert sind.Module according to one of claims 3 to 6, wherein through holes ( 5 ) with a round cross-section in the area of one notch ( 2 ; 8th ) are arranged and metallized on their peripheral walls to form conductor tracks. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Durchgangslöcher (42) mit rechteckigem Querschnitt jeweils nur an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden (43, 44) metallisiert sind, um zwei voneinander isolierte Durchgangs- Leiterbahnen von der Oberseite zur Unterseite des Substrats (41) zu bilden.Module according to one of claims 1 to 6, wherein through holes ( 42 ) with a rectangular cross-section only on two opposite side walls ( 43 . 44 ) are metallized around two mutually insulated through conductor tracks from the top to the bottom of the substrate ( 41 ) to build. Modul nach den Ansprüchen 6 und 8, wobei jeweils rechteckige Durchgangslöcher (43) im Bereich von Längsgräben (32) ausgebildet sind und wobei jeweils eine Leiterbahn (33, 34) auf einer Seitenwand des Längsgrabens (32) mit einer Durchgangs-Leiterbahn (43, 44) auf einer Seitenwand des Durchgangsloches (42) leitend verbunden ist.Module according to claims 6 and 8, wherein in each case rectangular through holes ( 43 ) in the area of longitudinal trenches ( 32 ) and each have a conductor track ( 33 . 34 ) on a side wall of the longitudinal trench ( 32 ) with a through conductor track ( 43 . 44 ) on a side wall of the through hole ( 42 ) is conductively connected. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Substratkörper aus einem Basis-Substrat (21) und einer auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite auflaminierten Höckerschicht (22, 23) besteht und wobei in der jeweiligen Höckerschicht (22, 23) die Innenkontakt-Höcker (3) bzw. die Außenkontakt-Höcker (9) ausgebildet sind.Module according to one of claims 1 to 9, wherein the substrate body made of a base substrate ( 21 ) and a bump layer laminated on the top and / or on the bottom ( 22 . 23 ) and where in the respective cusp layer ( 22 . 23 ) the internal contact bumps ( 3 ) or the external contact humps ( 9 ) are trained. Modul nach Anspruch 10, wobei eine auf der Oberseite des Basis-Substrats (21) angeordnete erste Höckerschicht (22) aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungs-Eigenschaften an die eines aufzubringenden Bauelementes (7), vorzugsweise eines Halbleiter-Bauelementes, angepasst sind.The module of claim 10, wherein one on top of the base substrate ( 21 ) arranged first cusp layer ( 22 ) consists of a material whose thermal expansion properties match those of a component to be applied ( 7 ), preferably a semiconductor component. Modul nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine auf der Unterseite des Basis-Substrats (21) angeordnete zweite Höckerschicht (23) aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungsverhalten an das einer Leiterplatte (11) angepasst ist.Module according to claim 10 or 11, wherein a on the underside of the base substrate ( 21 ) arranged second cusp layer ( 23 ) consists of a material whose thermal expansion behavior is comparable to that of a printed circuit board ( 11 ) is adjusted. Modul nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei unterhalb der auflaminierten Höckerschicht (22, 23) eine Leiterbahnstruktur (24; 25) angeordnet ist.Module according to one of claims 10 to 12, wherein below the laminated bump layer ( 22 . 23 ) a trace structure ( 24 ; 25 ) is arranged. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verhältnis der Höhe eines Höckers (3; 9) zum Durchmesser der Lötstelle größer als 1, vorzugsweise größer als 1,3, ist.Module according to one of claims 1 to 13, wherein the ratio of the height of a bump ( 3 ; 9 ) to the diameter of the solder joint is greater than 1, preferably greater than 1.3. Verfahren zur Herstellung eines Moduls nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit folgenden Schritten: a) In der Oberfläche eines folienförmigen Substratkörpers (1; 21, 22, 23; 31; 41; 51; 61) aus Polymer-Material werden zumindest auf einer Seite durch Teilabtragung oder Verformung der Oberfläche jeweils vertieft angeordnete Innenkontakt-Höcker (3; 53; 63) im Abstand der Anschlüsse von zu kontaktierenden Bauelementen geformt, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchten; b) zwischen der Oberseite und der Unterseite des Substratkörpers (1; 21, 22, 23; 31; 41; 51; 61) werden Durchgangslöcher (5; 42) erzeugt; c) durch Metallisierung der Oberseite und der Unterseite des Substratkörpers (1; 51; 61) sowie der Durchgangslöcher (5; 42) wird eine Leiterschicht erzeugt; d) durch gezielte Strukturierung der Leiterschicht werden Innenkontakte (4; 54; 64) auf den Innenkontakt-Höckern der Oberseite, Außenkontakte (10) auf der Unterseite und Leiterbahnen (6, 12, 24, 25, 33, 34, 43, 44) zur Bildung elektrisch leitender Verbindungen zwischen den Innenkontakten (4) und den Außenkontakten (10) erzeugt; e) die Innenkontakte (4; 54; 64) werden mit einem Lot- Material beschichtet; und f) auf die Innenkontakte (4) wird das Bauelement (7) aufgesetzt, und seine Anschlüsse (17) werden mit den Innenkontakten verlötet.Method for producing a module according to one of claims 1 to 14 with the following steps: a) in the surface of a film-shaped substrate body ( 1 ; 21 . 22 . 23 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61 ) made of polymer material, at least on one side by partial removal or deformation of the surface, deeply arranged internal contact bumps ( 3 ; 53 ; 63 ) formed at a distance from the connections of components to be contacted, the tips of which are essentially aligned with the originally flat surface of the substrate body; b) between the top and the bottom of the substrate body ( 1 ; 21 . 22 . 23 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61 ) through holes ( 5 ; 42 ) generated; c) by metallizing the top and bottom of the substrate body ( 1 ; 51 ; 61 ) and the through holes ( 5 ; 42 ) a conductor layer is created; d) through targeted structuring of the conductor layer, internal contacts ( 4 ; 54 ; 64 ) on the inside contact bumps on the top, outside contacts ( 10 ) on the underside and conductor tracks ( 6 . 12 . 24 . 25 . 33 . 34 . 43 . 44 ) to form electrically conductive connections between the internal contacts ( 4 ) and the external contacts ( 10 ) generated; e) the internal contacts ( 4 ; 54 ; 64 ) are coated with a solder material; and f) on the internal contacts ( 4 ) the component ( 7 ) and its connections ( 17 ) are soldered to the internal contacts. Verfahren nach Anspruch 15, wobei im Schritt a) auch auf der Unterseite des Substratkörpers durch Abtragung oder Verformung des Substratmaterials jeweils in der Oberfläche vertiefte Außenkontakt-Höcker (9) geformt, deren Spitzen im Wesentlichen mit der ursprünglich ebenen Oberfläche des Substratkörpers fluchten, und wobei auf diesen im Schritt c) jeweils die Außenkontakte (10) erzeugt werden.The method of claim 15, wherein in step a) also on the underside of the substrate body by removal or deformation of the substrate material in each case recessed external contact bumps ( 9 ) formed, the tips of which are essentially flush with the originally flat surface of the substrate body, and the outer contacts () in step c) 10 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Innenkontakt-Höcker (3) und/oder die Außenkontakt-Höcker (9) durch annähernd ringförmige Einkerbungen gebildet werden.The method of claim 15 or 16, wherein the internal contact bumps ( 3 ) and / or the external contact bumps ( 9 ) are formed by approximately annular notches. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Höcker (3; 9; 53; 63; 64) und die Durchgangslöcher (5; 42) jeweils durch Heißprägen erzeugt werden.Method according to one of claims 15 to 17, wherein the bumps ( 3 ; 9 ; 53 ; 63 ; 64 ) and the through holes ( 5 ; 42 ) are produced by hot stamping. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Höcker (2; 8) und die Durchgangslöcher (5; 42) jeweils unter Verwendung eines Laserstrahls erzeugt werden.Method according to one of claims 15 to 17, wherein the bumps ( 2 ; 8th ) and the through holes ( 5 ; 42 ) are generated using a laser beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Strukturierung der Metallisierung gemäß Schritt c) unter Verwendung eines Laserstrahls erfolgt.Method according to one of claims 15 to 19, wherein the structuring the metallization according to step c) using a laser beam. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei im Schritt a) in der Oberfläche des Substratkörpers (31) nutartige Gräben (32) mit schrägen Seitenwänden (33, 34) angeformt werden, welche im Schritt c) metallisiert werden, wobei im Schritt d) die Bodenfläche der Gräben (35) und der Randbereich (36) an der Oberfläche des Substratkörpers (31) von der Metallschicht befreit wird.Method according to one of claims 15 to 20, wherein in step a) in the surface of the substrate body ( 31 ) groove-like trenches ( 32 ) with sloping side walls ( 33 . 34 ) are formed, which are metallized in step c), the bottom surface of the trenches (d) 35 ) and the border area ( 36 ) on the surface of the substrate body ( 31 ) is freed from the metal layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei im Schritt a) Durchgangslöcher (42) mit einem sich verjüngenden rechteckigen Querschnitt erzeugt werden, wobei weiterhin im Schritt c) die Seitenwände der Durchgangslöcher metallisiert werden und wobei jeweils zwei gegenüberliegende Seitenwände (45, 46) der Durchgangslöcher im Schritt d) von der Metallschicht bereit werden.Method according to one of claims 15 to 20, wherein in step a) through holes ( 42 ) are produced with a tapering rectangular cross-section, the side walls of the through holes also being metallized in step c) and two opposite side walls ( 45 . 46 ) the through holes in step d) are ready from the metal layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei vor dem Schritt e) die Oberfläche des Substratkörpers (51) in den die Höcker (53) umgebenden Bereichen mit einer Lotresistschicht (58) bedeckt werden und wobei im Schritt e) das Lotmaterial (54) auf die Höcker (53) aufgebracht wird.Method according to one of claims 15 to 22, wherein before step e) the surface of the substrate body ( 51 ) into which the humps ( 53 ) surrounding areas with a solder resist layer ( 58 ) are covered and in step e) the solder material ( 54 ) on the humps ( 53 ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, wobei vor dem Schritt a) auf ein Basissubstrat (21) oberseitig und/oder unterseitig eine Höckerschicht (22, 23) auflaminiert wird und im Schritt a) die Höcker (3; 9) jeweils in der Höckerschicht (22; 23) erzeugt werden.Method according to one of claims 15 to 23, wherein prior to step a) on a base substrate ( 21 ) top and / or bottom of a bump layer ( 22 . 23 ) is laminated on and in step a) the bumps ( 3 ; 9 ) each in the cusp layer ( 22 ; 23 ) be generated. Verfahren nach Anspruch 24, wobei vor dem Auflaminieren der Höckerschicht (22; 23) jeweils eine Leiterbahnstruktur (24; 25) auf der Oberseite bzw. der Unterseite des Basis-Substrats (21) erzeugt wird.The method of claim 24, wherein prior to laminating the bump layer ( 22 ; 23 ) one track structure each ( 24 ; 25 ) on the top or bottom of the base substrate ( 21 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Durchgangslöcher (5) in dem Basis-Substrat (21) erzeugt werden und eine leitende Verbindung von den Durchgangslöchern (5) zu den Innenkontakten (4) bzw. den Außenkontakten (10) jeweils über Einkerbungen (2) in der Höckerschicht (22; 23) erzeugt wird.The method of claim 25, wherein the through holes ( 5 ) in the base substrate ( 21 ) are generated and a conductive connection from the through holes ( 5 ) to the internal contacts ( 4 ) or the external contacts ( 10 ) each with notches ( 2 ) in the cusp layer ( 22 ; 23 ) is produced.
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