DE10016135A1 - Gehäusebaugruppe für ein elektronisches Bauteil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaugruppe für ein elektronisches Bauteil (1) und ein Verfahren zum Verpacken eines elektronischen Bauteils, wobei die Gehäusebaugruppe mindestens ein zu verpackendes elektronisches Bauteil (2), einen Außenträger (3) und einen Gehäuserahmen (4) aufweist. Ein kapillar-wirkendes Epoxidharz wird über eine Einfüllöffnung (7) in die zusammengesetzte Gehäusebaugruppe eingefüllt und verschließt aufgrund seiner Kapillarwirkung die Zwischenräume zwischen dem Halbleiterchip und dem Gehäuserahmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäusebaugruppe für ein elektro­ nisches Bauteil und ein Verfahren zum Verpacken von elektro­ nischen Bauteilen.

In der Halbleitertechnik werden Halbleiterchips mit unter­ schiedlichen Verfahren mit einem Gehäuse zum Schutz vor me­ chanischer Beschädigung und vor Umwelteinflüssen versehen. Das Gehäuse übernimmt bei maschinenbestückbaren Bauteilen auch Funktionen, die für die Weiterverarbeitung und Montage entscheidend sind. Mit einem Gehäuse aus einer Spritzgußmasse oder einem Gehäuse aus Keramik oder einem Gehäuse aus einer Kunststoffklebemasse, auch "Globetop"-Umhüllung genannt, wer­ den die Chips gegen Umwelteinflüsse umhüllt.

Wegen der zunehmenden Forderungen nach preiswerten, einfach zu fertigenden und maschinenbestückbaren Gehäusen, die sowohl in der Testphase eines Halbleiterchips als auch in der Mas­ senfertigungsphase verwendbar sind, ist es Aufgabe der Erfin­ dung, eine Gehäusebaugruppe anzugeben, die gegenüber den bis­ herigen Bauteilverpackungen bzw. Bauteilumhüllungen preiswer­ ter herstellbar ist und mit den bisher vorhandenen Ferti­ gungslinien kompatibel ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Gegenstandes der un­ abhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß weist dazu die Gehäusebaugruppe für ein elek­ tronisches Bauteil mindestens folgende Komponenten auf:

• - ein zu verpackendes elektronisches Bauteil (z. B. Halb­ leiterchip),
• - einen Außenkontaktträger,
• - einen Gehäuserahmen, der den Halbleiterchip umgibt, und
• - ein Unterseitenabdeckteil und/oder ein Oberseitenab­ deckteil, wobei die Zwischenräume der Komponenten in ei­ nem erwärmten Zustand mittels eines kapillar-wirkenden Epoxidharzes über eine Einfüllöffnung aufgefüllt sind und die Zwischenräume als Kapillarspalte oder Kapillar­ bohrungen dimensioniert sind.

Eine erfindungsgemäße Gehäusebaugruppe hat den Vorteil, daß keinerlei Formkörper beim Herstellen der Gehäusebaugruppe er­ forderlich sind, zumal die Gehäusebaugruppe bereits die äuße­ re Form des Gehäuses darstellt. Allenfalls sind Stützelemente erforderlich, die während des Einfüllvorgangs des kapillar­ wirkenden Epoxidharzes die Gehäusekomponenten relativ zuein­ ander auf Distanz halten. Ein derartiges Stützelement kann im einfachsten Fall ein plattenförmiger Chipträger sein, der gleichzeitig die Außenkontakte aufplattiert, eingeprägt oder aufgedruckt aufweist. Die Chiplage, d. h. die Lage der aktiven Seite eines Chips, welche die elektronischen Komponenten auf­ weist, ist bei dieser Gehäusebaugruppe völlig frei wählbar. So kann die aktive Seite nach oben weisen wie bei einem Fin­ gertip-Modul, und frei zugänglich sein oder durch ein Ober­ seitenabdeckteil, wie bei maschinenbestückbaren Gehäusevari­ anten abgedeckt sein.

Eine Kontaktierung und eine Verbindung von Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip zu Außenkontaktflächen über Kontaktan­ schlußflächen kann mittels Drahtbonden auf der nach oben wei­ senden aktiven Fläche des Halbleiterchips durchgeführt werden oder, wie in der sogenannten Flip-Chip-Technik, nach unten zu entsprechenden Kontaktanschlußflächen auf dem Trägermaterial des Außenkontaktträgers vorgesehen werden. Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Gehäusebaugruppe durch hohe Anpaß­ barkeit und hohe Flexibilität bei gleichzeitig verminderten Kosten für die Montage und den Zusammenbau aus.

In einer Ausführungsform der Erfindung schließt die Gehäuse­ baugruppe ein Fingertip-Modul ein. Da das Fingertip-Modul auf seiner Oberseite mit der aktiven Halbleiterchipfläche zugäng­ lich sein muß, ist die Einfüllöffnung für das kapillar­ wirkende Epoxidharz in dem Unterseitenabdeckteil vorgesehen. Bei der Herstellung wird deshalb die Gehäusebaugruppe zum Einfüllen des kapillar-wirkenden Epoxidharzes mit dem Unter­ seitenabdeckteil nach oben zeigend positioniert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Un­ terseitenabdeckteil einer Gehäusebaugruppe für das Fingertip- Modul eine integrale Randabdeckung einschließen. Dieses hat den Vorteil, daß die beiden notwendigen Komponenten, nämlich der Außenkontaktträger und der Gehäuserahmen einstückig sind und eine Einheit bilden und folglich beim Zusammenbau nicht zueinander zu justieren sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Spalt zwischen dem Unterseitenabdeckteil der Gehäusebaugruppe eines Fingertip-Moduls und dem Halbleiterchip, sowie zwischen der integralen Randabdeckung und dem Halbleiterchip der Kapillar­ wirkung des Epoxidharzes angepaßt. Diese Kapillarwirkung hat zur Folge, daß die gleichförmige Verteilung des kapillar­ wirkenden Epoxidharzes in dem Spalt gestoppt wird, wenn der Spalt eine kritische Größe überschreitet. Diese Eigenschaft eines kapillar-wirkenden Epoxidharzes hat den Vorteil, daß keinerlei zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, um kapil­ lar-wirkende Spalte oder kapillar-wirkende Bohrungen, die sich zur Außenseite der Gehäusebaugruppe hin öffnen, gegen Auslaufen des Epoxidharzes abzudichten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Fingertip-Modul Bondverbindungen zwischen Kontaktanschlußflä­ chen des Außenkontaktträgers und Kontaktflächen auf dem Halb­ leiterchip auf. Diese Bondverbindungen können nach dem Fixie­ ren des Chips mit Hilfe des kapillar-wirkenden Epoxidharzes an der Oberseite des Halbleiterchips auf den dort angeordneten Kontaktflächen angebracht werden, um diese mit den Kon­ taktanschlußflächen des Außenkontaktträgers zu verbinden. Die Kontaktflächen auf dem Halbleiterchip sind dazu in einem Randbereich des Halbleiterchips angeordnet, der nach Einbrin­ gen der Bondverbindungen durch eine thermoplastische Kunst­ stoffvergußmasse unter Einschluß der Bondverbindungen versie­ gelt werden kann.

Der Außenkontaktträger des Fingertip-Moduls ist in einer wei­ teren Ausführungsform ein flexibles mehrlagiges Leiterband, das Flachleiter aufweist, die zwischen den Kontaktanschluß­ flächen und Außenkontaktflächen auf einem flexiblen Substrat angeordnet sind und teilweise von einer Isolationsschicht be­ deckt sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Außenkontaktträger den räumlichen Anforderungen des Einsatz­ ortes des Fingertip-Moduls angepaßt werden kann. Außerdem er­ gibt sich die Möglichkeit, den Außenkontaktträger als flexi­ bles mehrschichtiges Leiterband in einer Maschinenbestüc­ kungsanlage als fortlaufendes Transportband auszubilden, auf dem die erfindungsgemäße Gehäusebaugruppe anzuordnen und zu befestigen ist. Dazu weist das flexible mehrlagige Leiterband entsprechende Öffnungen auf, die einen Zugriff auf die aktive Halbleiterfläche des Fingertip-Moduls zulassen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt die Gehäusebaugruppe ein Chipkarten-Modul ein. In dieser Ausfüh­ rungsform ist der Halbleiterchip in Flip-Chip-Technik auf dem Außenkontaktträger angeordnet, wobei der Außenkontaktträger gleichzeitig den Unterseitenabdeckteil des Chipkarten-Moduls bildet und sowohl die Außenkontaktflächen als auch die Kon­ taktanschlußflächen trägt. Die Kontaktanschlußflächen sind dazu in einem Muster angeordnet sind, das dem Muster der Kon­ taktflächen auf dem Halbleiterchip entspricht, so daß die Kontakthöcker des Halbleiterchips mit den Kontaktanschlußflä­ chen des Außenkontaktträgers mittels Flip-Chip-Technologie verbindbar sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Gehäusebaugruppe weist diese ein maschinenbestückbares Gehäuse auf. Dazu ist das Oberseitenabdeckteil mit einer Einfüllöffnung und Kontroll­ bohrungen ausgestattet. Die Kontrollbohrungen sind in ihren Dimensionen der Kapillarwirkung des Epoxidharzes angepaßt, so daß über die Kontrollbohrungen feststellbar ist, ob sämtliche Hohlräume zwischen dem Halbleiterchip und der Gehäusebaugrup­ pe mit kapillar-wirkendem Epoxidharz aufgefüllt sind. Diese Gehäusebaugruppe hat den Vorteil, daß auch Hohlräume, die größer als ein Kapillarspalt dimensioniert sind, mit dem ka­ pillar-wirkenden Epoxidharz kontrolliert aufgefüllt werden können, zumal die Kontrollbohrungen in dem Oberseitenab­ deckteil angeordnet sind und mit den aufzufüllenden Hohlräu­ men der Gehäusebaugruppe kommunizieren. Um folglich das Auf­ füllen der Hohlräume sicherzustellen, wird mindestens eine Kontrollbohrung in dem Oberseitenabdeckteil für jeden aufzu­ füllenden Hohlraum vorgesehen.

Ein Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen mit mindestens, einem zu verpackenden Halbleiterchip, einem Au­ ßenkontaktträger und einem Gehäuserahmen, weist folgende Ver­ fahrensschritte auf.

• a) Zusammenstellen der Komponenten, so daß die vorgesehene Einfüllöffnung für ein kapillar-wirkendes Epoxidharz oben liegt,
• b) Erwärmen der Komponenten auf eine Temperatur im Bereich von 85°C bis 95°C,
• c) Einfüllen des kapillar-wirkenden Epoxidharzes in die Einfüllöffnung der Gehäusebaugruppe unter Ausbreitung des Epoxidharzes in den Kapillarspalten und/oder Kon­ trollbohrungen
• d) Polymerisieren des Epoxidharzes,
• e) Härten des Epoxidharzes.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß Gehäusebaugruppen ver­ siegelt werden können, ohne eine aufwendige Kunststoffspritzgießtechnik oder aufwendige Keramikverbundbautechniken anwen­ den zu müssen. Bei diesem Verfahren kann auf das Abdichten von nach außen führenden Spalten und Bohrungen verzichtet werden, solange sie erfindungsgemäße Dimensionen aufweisen, die der Kapillarwirkung des Epoxidharzes angepaßt sind. Bei dem Verfahren verläuft das Epoxidharz nur so weit, wie die Kapillarwirkung des Epoxidharzes aktiv ist, so daß an Kanten, an denen sich der Kapillarspalt oder die Kapillarbohrungen vergrößern, das Ausbreiten des Epoxidharzes zum Stehen kommt. Trotzdem können mit diesem Verfahren größere Hohlräume der Verpackungsbaugruppe mit dem Epoxidharz aufgefüllt werden, wenn entsprechende Einfüllöffnungen zu den Hohlräumen vorge­ sehen werden, die sich nicht durch Kapillarwirkung des Epoxidharzes verschließen, und andererseits Kontrollöffnungen angebracht sind, die Kapillarwirkung aufweisen und somit an­ zeigen, wenn der vorgesehene Hohlraum vollständig mit dem Epoxidharz gefüllt ist. Dazu sind derartige Kontrollöffnungen jeweils am obersten Punkt der Hohlräume anzuordnen.

Bei diesem Verfahren kommt es trotz nach außen führender Kon­ trollöffnungen und Kapillarspalte somit nicht zum Auslaufen, und es kann auf preiswerte Weise eine vorgefertigte Gehäuse­ baugruppe, die in ihrer Geometrie nicht eingeschränkt ist, für einen Halbleiterchip versiegelt werden. Mit diesem Ver­ fahren ist es darüber hinaus möglich, die Bauteilhöhe unter gleichzeitiger Erhöhung der Bauteilstabilität zu minimieren, so daß mit diesem Verfahren Gehäusebaugruppen für Chipkarten und Fingertip-Sensoren sowie für eine Maschinenbestückung vorteilhaft zusammengebaut werden können.

Als kapillar-wirkendes Epoxidharz sind die für andere Verfah­ rensschritte einsetzbaren sogenannten "Underfiller" verwend­ bar. In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird für ein Zusammenstellen der Komponenten der Gehäusebaugruppe diese auf einem flexiblen Chipträger befestigt. Ein derarti­ ger flexibler Chipträger kann gleichzeitig den Außenkontaktträger bilden, so daß der Außenkontaktträger der Gehäusebau­ gruppe für eine Maschinenbestückung ausgebildet sein kann.

In einem Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird die Gehäu­ sebaugruppe auf den Chipträger unter Erwärmung befestigt, wo­ bei ein thermoplastischer Kunststoff, der als Schmelzkleber eingesetzt wird, erschmolzen wird. Dieser thermoelastische Kunststoff verklebt beim Abkühlen die Gehäusebaugruppe auf dem Chipträger, womit vorteilhaft eine Massenfertigung mög­ lich wird.

In einer anderen Durchführung des Verfahrens wird die Gehäu­ sebaugruppe mittels eines Zweikomponentenklebers auf dem Chipträger befestigt. Dazu sind Justageelemente vorgesehen, welche die Komponenten der Gehäusebaugruppe exakt zueinander positionieren.

Bei einer weiteren Durchführung des Verfahrens wird die Ge­ häusebaugruppe mittels einer Klebefolie auf dem Chipträger fixiert. Dieses Verfahren eignet sich besonders für das Ver­ packen von Fingertip-Modulen, zumal nach dem Verfüllen des Fingertip-Moduls und dem Herstellen der Bondverbindungen für das Fingertip-Modul dieses von der Klebefolie auf dem Chip­ träger getrennt werden kann, zumal der Chipträger mit Klebe­ folie lediglich dem Zusammenbau der Gehäusebaugruppe dient und bei einer derartigen Durchführung des Verfahrens nicht Bestandteil des verpackten elektronischen Bauteils wird.

Ausführungsformen und Durchführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Gehäusebaugruppe für ein Fingertip-Modul entspre­ chend einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische An­ sicht der Gehäusebaugruppe der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Gehäusebaugruppe für ein Kartenchip-Modul entspre­ chend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Gehäusebaugruppe für ein maschinenbestückbares Ge­ häuse entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ge­ häusebaugruppe für ein Fingertip-Modul 10 entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Gehäusebaugruppe der Fig. 1 für ein elektronisches Bauteil 1 besteht im we­ sentlichen aus einem zu verpackenden Halbleiterchip 2, einem Außenkontaktträger 3 und einem Gehäuserahmen 4, der in dieser Ausführungsform integral mit einem Unterseitenabdeckteil 5 verbunden ist.

Der Gehäuserahmen 4 und das Unterseitenabdeckteil 5 sind der­ art an die Dimensionen des einzubauenden Halbleiterchips 2 angepaßt, daß zwischen dem Gehäuserahmen 4 und dem Halblei­ terchip 2 sowie zwischen dem Unterseitenabdeckteil 5 und dem Halbleiterchip 2 Spaltquerschnitte verbleiben, die in ihrer Dimension auf die Kapillarwirkung eines einzufüllenden kapil­ lar-wirkenden Epoxidharzes 12 abgestimmt sind. Derartig di­ mensionierte Spalte werden im folgenden Kapillarspalte 8 ge­ nannt. In dem Unterseitenabdeckteil 5 ist in dieser Ausfüh­ rungsform eine Einfüllöffnung 7 für das kapillar-wirkende Epoxidharz vorgesehen. Als kapillar-wirkendes Epoxidharz wird ein sogenannter "Underfiller" eingesetzt.

Zum Einfüllen des kapillar-wirkenden Epoxidharzes durch die Einfüllöffnung 7 wird zunächst die Gehäusebaugruppe mit dem Unterseitenabdeckteil 5 nach oben auf einem Träger angeord­ net, der eine Klebefolie aufweist und im Bereich der später einzubringenden Bondverbindungen 14 entsprechende Öffnungen zeigt. Eine Oberseitenabdeckung 6 ist derart dimensioniert, daß sie eine Öffnung 22 aufweist, welche die aktive Fläche des Fingertip-Moduls 10 freigibt. Darüber hinaus ist die Oberseitenabdeckung 6 derart begrenzt, daß im Randbereich des Halbleiterchips 2 befindliche Kontaktflächen 16 für eine Bondverbindung 14 freiliegen. Ein Bonddraht 23 der Bondver­ bindung 14 verbindet jeweils eine Kontaktfläche 16 auf dem Halbleiterchip mit einer Kontaktanschlußfläche 15 auf dem Au­ ßenkontaktträger 3, die über einen Flachleiter 21 mit einer Außenkontaktfläche 18 in Verbindung steht. Der Bereich der Bondverbindungen 14 ist durch ein Epoxidharz 24 aufgefüllt und vor mechanischer Beschädigung und Umgebungseinflüssen ge­ schützt. Der Außenkontaktträger 3 ist mehrlagig und weist ein flexibles Substrat 19 auf, das mit einer Randabdeckung 13 für den Halbleiterchip 2 verbunden ist. Das flexible Substrat 19 trägt die Kontaktanschlußflächen 15, die Flachleiter 21 und die Außenkontaktflächen 18 sowie eine Isolierschicht 20, wel­ che die Flachleiter 21 schützt.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Gehäusebaugruppe der Fig. 1. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bildet der Außenkontaktträger 3 eine Einheit mit dem Oberseitenabdeckteil 6 und weist im Bereich des Ober­ seitenabdeckteils 6 die Öffnung 22 auf, welche die aktive Oberfläche des Halbleiterchips 2 eines Fingertip-Moduls 10 freigibt. Eine zweite Öffnung 26 in dem Außenkontaktträger 3 und dem Oberseitenabdeckteil 6 ermöglicht den Zugriff zu den Kontaktflächen 16 des Halbleiterchips 2 und den Kontaktan­ schlußflächen 15 des Außenkontaktträgers 3, solange die zwei­ te Öffnung 26 nicht durch ein Epoxidharz abgedeckt oder ver­ siegelt ist. Das Halbleiterchip 2 ist in die Randabdeckung 13 bis auf seitliche Kapillarspalte einpaßbar. Das Unterseiten­ abdeckteil 5 ist integral mit der Randabdeckung 13 verbunden und weist in seinem Zentrum eine Einfüllöffnung 7 für das ka­ pillar-wirkende Epoxidharz auf. Vier Eckbohrungen 27 in der Randabdeckung 13 korrespondieren mit entsprechenden Eckboh­ rungen 28 in dem Oberseitenabdeckteil 6 und dienen der Befe­ stigung des Fingertip-Moduls 10 in oder auf entsprechenden elektronischen Geräten.

Zwei weitere Bohrungen in der Randabdeckung 13 korrespondie­ ren mit entsprechenden Bohrungen 31 in dem Außenkontaktträger 3. Auch diese Bohrungen 29 und 31 sind für die Positionierung und Befestigung des fertigen Fingertip-Moduls 10 vorgesehen. Die Öffnung 26 wird nach dem Herstellen der Bondverbindung zwischen den Kontaktflächen 16 auf dem Halbleiterchip 2 und den Kontaktanschlußflächen 15 auf dem Außenkontaktträger 3 mit einer Kunststoffklebemasse, z. B. einem Epoxidharz 24, versiegelt.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ge­ häusebaugruppe für ein Chipkarten-Modul 25 entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Diese Gehäusebaugruppe besteht aus einem Gehäuserahmen 4, der auf einer Chipkarte 32 als Außenkontaktträger 3 befestigt ist. Der Verbindungsspalt 33 zwischen Gehäuserahmen 4 und Chipkarte 32 kann mit kapil­ lar-wirkendem Epoxidharz 12 angefüllt sein. Der Zwischenraum 34 zwischen Gehäuserahmen 4 und Halbleiterchip 2 kann als ka­ pillar-wirksamer Spalt dimensioniert sein oder als Einfül­ löffnung ohne jede Kapillarwirkung ausgebildet sein und somit einen größeren Abstand zwischen Gehäuserahmen 4 und Halblei­ terchip 2 als ein Kapillarspalt aufweisen. In dem Fall, daß der Raum zwischen Gehäuserahmen 4 und Halbleiterchip 2 als Einfüllöffnung oder Einfüllspalt vorgesehen ist, muß der im Chipkartenboden befindliche Spalt 35 so dimensioniert sein, daß er der Kapillarwirkung des Epoxidharzes angepaßt ist, so daß von oben das kapillar-wirksame Epoxidharz 12 zwischen dem Gehäuserahmen 4 und dem Halbleiterchip 2 eingefüllt werden kann, ohne daß es aus dem Spalt 35 im Chipkartenboden aus­ tritt.

Der Halbleiterchip 2 ist in Flip-Chip-Anordnung auf der Chip­ karte 32, die gleichzeitig als Außenkontaktträger 3 im Be­ reich des Halbleiterchips ausgebildet ist, angeordnet. Der Außenkontaktträger 3 weist innerhalb des Gehäuserahmens 4 ein Muster von Kontaktanschlußflächen auf, das mit einem Muster von Kontaktflächen 16 auf dem Halbleiterchip 2 korrespon­ diert. Zwischen den Kontaktflächen 16 und den Kontaktan­ schlußflächen auf dem Außenkontaktträger 3 wird die elektri­ sche Verbindung zum Beispiel über Löthöcker 36 hergestellt, wobei der Halbleiterchip 2 auf der Chipkarte 32 vor dem Posi­ tionieren des Gehäuserahmens 4 elektrisch kontaktiert wird und danach das Einfüllen des kapillar-wirkenden Epoxidharzes 12 erfolgt. Der Spalt 35 dient als Isolationsspalt zwischen einer Vielzahl von den Kontaktanschlußflächen auf dem Außen­ kontaktträger 3.

Um eine möglichst flache Bauweise für ein Chipkarten-Modul zu realisieren, ist kein vorgeformtes Oberseitenabdeckteil vor­ gesehen, sondern lediglich eine dünne Lackschicht zum Schutz der Unterseite des Halbleiterchips erforderlich. Die Chipkar­ te 32 kann im Bereich der Gehäusebaugruppe auch eine Ausspa­ rung aufweisen, so daß ein separater Gehäuserahmen 4 nicht erforderlich ist. Andererseits kann der in Fig. 3 gezeig­ te schematische Aufbau einer Gehäusebaugruppe derart konstru­ iert sein, daß die gesamte Baugruppe mit Außenkontaktflächen auf der Unterseite des Außenkontaktträgers 3 in eine Chipkar­ te entsprechender Dicke eingelassen wird. Diese Ausführungs­ form ist in Fig. 3 durch gestrichelte Umrißlinien 39 ange­ deutet.

Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Ge­ häusebaugruppe für ein maschinenbestückbares Gehäuse entspre­ chend einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Dieses ma­ schinenbestückbare Gehäuse ist als Gehäusebaugruppe auf einem Außenkontaktträger 3 angeordnet, der gleichzeitig einen Chip­ träger 37 für eine große Anzahl von maschinenbestückbaren Ge­ häusen darstellt. Der Chipträger 37 kann in Form eines flexi­ blen Bandes oder in Form einer Platine, welche die Außenkon­ taktflächen und die Kontaktanschlußflächen tragen, realisiert werden.

Auf dem Chipträger 37, der unterschiedliche und mehrere Au­ ßenkontaktträgerbereiche für mehrere Halbleiterchips 2 auf­ weist, werden zunächst die Halbleiterchips 2 in Flip-Chip- Technologie aufgebracht, so daß Kontaktflächen 16 der Halb­ leiterchips 2 mit Kontaktanschlußflächen des Außenkontaktträ­ gers 3 verbunden sind. Danach wird der Gehäuserahmen 4 und ein Oberseitenabdeckteil 6 aufgesetzt. Der Kapillarspalt 8 im Chipträger 37 dient der Isolierung der Kontaktanschlußflächen voneinander und hat Dimensionen, die der Kapillarwirkung des Epoxidharzes 12 angepaßt sind. Das gleiche gilt für den Ab­ stand zwischen dem Halbleiterchip 2 und dem Außenkontaktträ­ ger 3. Der Raum zwischen dem Gehäuserahmen 4 und dem Halblei­ terchip 2 ist beliebig dimensionierbar, da das Oberseitenab­ deckteil 6 Kontrollbohrungen 17 aufweist, die der Kapillar­ wirkung des Epoxidharzes 12 angepaßt sind.

Sobald der Hohlraum 38 zwischen dem Gehäuserahmen 4 und dem Halbleiterchip 2 mit kapillar-wirksamem Epoxidharz aufgefüllt ist, füllen sich aufgrund der Kapillarwirkung automatisch die Kontrollbohrungen 17 mit Epoxidharz und zeigen damit die vollständige Auffüllung der Hohlräume 38 an. Die Einfüllöff­ nung 7 muß dementsprechend größer als eine Kapillaröffnung sein und einen Einfüllkanal zu dem Hohlraum 38 zulassen, ohne daß durch Kapillarwirkung der Zufluß von Epoxidharz zu dem Hohlraum 38 gestoppt wird. Dieses kann beispielsweise durch eine langlochartige Einfüllöffnung 7, die quer über dem Halb­ leiterchip 2 angeordnet ist oder durch eine außerhalb des Zentrums im Bereich des Hohlraums 38 angeordnete Öffnung 7 in dem Oberseitenabdeckteil 6 realisiert werden. Von einer der­ artigen Öffnung aus fließt dünnviskoses erwärmtes, kapillar­ wirkendes Epoxidharz in die Öffnung und breitet sich in den Kapillarspalten 8 und entsprechend dimensionierten Kontroll­ bohrungen 17 aus, so daß nach wenigen Sekunden der Einfüll­ vorgang beendet ist.

Aufgrund der Kapillarkräfte, die in der Spalte 8 im Außenkon­ taktträger 3 bzw. im Chipträger 37 wirksam sind, kann kein Epoxidharz aus dem Kapillarspalt 8 auslaufen. Folglich sind keinerlei Abdichtungsmaßnahmen erforderlich und auch ein Ver­ bindungsspalt 33 zwischen Gehäuserahmen 4 und Außenkontakt­ träger 3 kann als Kapillarspalt ausgebildet sein, so daß mit dem Einfüllen des Epoxidharzes gleichzeitig auch eine mecha­ nische Verbindung zwischen dem Chipträger 37 und dem Gehäu­ serahmen 4 hergestellt wird, ohne daß sich durch den Verbin­ dungsspalt 33 hindurch Epoxidharz auf dem Chipträger ausbrei­ ten kann. Diese Gehäusebaugruppe hat demnach den Vorteil, daß keinerlei Formteile außer den Komponenten der Gehäusebaugrup­ pe für ein Versiegeln oder Verpacken eines Halbleiterchips erforderlich werden.

Bezugszeichenliste

1

Elektronisches Bauteil

2

Halbleiterchip

3

Außenkontaktträger

4

Gehäuserahmen

5

Unterseitenabdeckteil

6

Oberseitenabdeckteil

7

Einfüllöffnung

8

Kapillarspalte

9

Kapillarbohrung

10

Fingertip-Modul

11

Sensorfläche

12

Epoxidharz

13

Randabdeckung

14

Bondverbindung

15

Kontaktanschlußfläche

16

Kontaktfläche

17

Kontrollbohrung

18

Außenkontaktfläche

19

flexibles Substrat

20

Isolierschicht

21

Flachleiter

22

Öffnung

23

Bonddraht

24

Epoxidharzkleber

25

Chipkarten-Modul

26

Öffnung

27

Eckbohrungen

28

Eckbohrungen

29

Bohrungen

30

maschinenbestückbares Gehäuse

31

Bohrung

32

Chipkarte

33

Verbindungsspalte

34

Spalt

35

Spalt

36

Kontakthöcker

37

Chipträger

38

Hohlraum

39

Umrißlinien

Claims (19)

1. Gehäusebaugruppe für ein elektronisches Bauteil (1), die mindestens folgende Komponenten aufweist: ein zu verpackendes elektronisches Bauteil (2), einen Außenkontaktträger (3), einen Gehäuserahmen (4), der den Halbleiterchip (2) umgibt, und ein Unterseitenabdeckteil (5) und/oder ein Oberseitenabdeckteil (6), wobei die Zwischenräume der Komponenten in einem erwärmten Zustand mittels eines kapillar-wirkenden Epoxidharzes (12) über eine Einfüllöffnung (7) aufgefüllt sind und die Zwi­ schenräume als Kapillarspalte (8) oder Kapillarbohrung (9) dimensioniert sind.

2. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe ein Fingertip-Modul (10) ein­ schließt.

3. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fingertip-Modul (10) einen Halbleiterchip (2) mit Sensorfläche (11) aufweist.

4. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fingertip-Modul (10) ein Unterseitenabdeckteil (5) mit Einfüllöffnung (7) für das Epoxidharz (11) aufweist.

5. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterseitenabdeckteil (5) eine integrale Randabdec­ kung (13) einschließt.

6. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Unterseitenabdeckteil (5) und dem Halbleiterchip (2) sowie der Randabdeckung (13) und dem Halbleiterchip (2) der Kapillarwirkung des Epoxidharzes (12) angepaßt ist.

7. Gehäusebaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Fingertip-Modul Bondver­ bindungen (14) zwischen Kontaktanschlußflächen (15) des Außenkontaktträgers (3) und Kontaktflächen (16) auf dem Halbleiterchip (2) aufweist.

8. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkontaktträger (3) des Fingertip-Moduls (10) ein flexibles mehrlagiges Leiterband ist, das Flachleiter (21) aufweist, die zwischen den Kontaktanschlußflächen (15) und Außenkontaktflächen (18) auf einem flexiblen Substrat (19) angeordnet sind und teilweise von einer Isolationsschicht (20) bedeckt sind.

9. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe ein Chipkarten-Modul (25) ein­ schließt.

10. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe ein maschinenbestückbares Gehäuse (30) aufweist.

11. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das maschinenbestückbare Gehäuse (30) ein Oberseitenab­ deckteil (6) mit einer Einfüllöffnung (7) und Kontroll­ bohrungen (17) aufweist.

12. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollbohrungen (17) Dimensionen aufweisen, die der Kapillarwirkung des Epoxidharzes (12) angepaßt sind.

13. Gehäusebaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterchip (2) in einer Flip-Chip-Position in dem maschinenbestückbaren Gehäuse (30) angeordnet ist.

14. Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen in einer Gehäusebaugruppe, die mindestens folgende Kompo­ nenten aufweist:

• - ein zu verpackendes elektronisches Bauteil (2),
• - einen Außenkontaktträger (3) und
• - einen Gehäuserahmen (4), wobei das Verfahren fol­ gende Verfahrensschritte aufweist.
  • a) Zusammenstellen der Komponenten (2, 3, 4) der Ge­ häusebaugruppe, so daß eine vorgesehene Einfüllöff­ nung (7) für ein kapillar-wirkendes Epoxidharz (12) oben liegt,
  • b) Erwärmen der zusammengestellten Komponenten (2, 3, 4) auf eine Temperatur im Bereich von 85 bis 95°C,
  • c) Einfüllen des kapillar-wirkenden Epoxidharzes (12) in die Einfüllöffnung (7) der Gehäusebaugruppe un­ ter Ausbreitung des Epoxidharzes (12) in Kapillar­ spalten (8) und/oder Kapillarbohrungen (9),
  • d) Polymerisieren des Epoxidharzes (12),
  • e) Aushärten des Epoxidharzes (12).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe für ein Zusammenstellen ihrer Kom­ ponenten (2, 3, 4) auf einen flexiblen Chipträger befe­ stigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Chipträger den Außenkontaktträger bildet.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befestigen der Gehäusebaugruppe auf den Chipträger der Chipträger erwärmt wird, um einen thermoplastischen Kunststoff, der als Schmelzkleber eingesetzt wird, zu erschmelzen.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe mittels eines Zweikomponentenkle­ bers auf dem Chipträger befestigt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebaugruppe mittels einer Klebefolie auf dem Chipträger befestigt wird.