DE10119004A1 - Elektronische Baugruppe aus gestapelten Halbleiterchips und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit wenigstens einem Halbleiterchip (2), der eine aktive Vorderseite (4) mit Halbleiterstrukturen und eine passive Rückseite (3) ohne Halbleiterstrukturen aufweist, wobei auf der aktiven Vorderseite und/oder auf der passiven Rückseite jeweils Kontaktanschlüsse (8) bzw. Kontaktflächen (10) vorgesehen sind. Weiterhin sind Umverdrahtungen zur elektrischen Verbindung von der aktiven Vorderseite zur passiven Rückseite in Form von elektrisch leitenden Klammern (6) vorgesehen, welche wenigstens einen Randabschnitt des Halbleiterchips umgreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe aus ge­ stapelten Halbleiterchips und ein Verfahren zu ihrer Herstel­ lung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Zur dichteren Stapelung bzw. zur höheren Integration von elektronischen Bauteilen und insbesondere von integrierten Halbleiterbauteilen, sogenannten Halbleiterchips, können die­ se in mehreren Schichten gestapelt werden. Dabei können so­ wohl einzelne Halbleiterchips oder auch größere Einheiten von Halbleiterchips vor ihrer Trennung, d. h. als sogenannte Halb­ leiterwafer, gestapelt werden. Um die übereinander angeordne­ ten Halbleiterchips oder -wafer an ihren Kontakten elektrisch und mechanisch miteinander zu verbinden, werden diese verlö­ tet. Zu diesem Zweck können mittels eines Ätzprozesses Durch­ brüche in den Wafer geätzt werden. Anschließend werden die inneren Oberflächen dieser Durchbrüche metallisiert. Über ei­ ne Lötstelle lassen sich auf diese Weise mehrere Wafer mecha­ nisch und elektrisch verbinden und somit übereinander sta­ peln.

Zur Herstellung von gestapelten dreidimensionalen Topografien von Halbleiterchips können diese in einem Gehäuse oder auch direkt übereinander gestapelt werden. Die Verbindung der Chips untereinander kann dann über Durchbrüche, sogenannte Vias, durch die Chips führende Kontaktlöcher oder auch über seitlich erhöhte Kantenkontakte erfolgen. Allerdings sind da­ mit eine Vielzahl von Handhabungsschritten verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Baugruppe mit gestapelten Halbleiterchips zur Verfügung zu stellen, die sich einfach und kostengünstig herstellen lässt und die über stabile mechanische und elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterchips verfügt.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen An­ sprüche gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß weist das elektronische Bauteil wenigstens einen Halbleiterchip mit einer aktiven Vorderseite mit Halb­ leiterstrukturen und einer passiven Rückseite ohne Halblei­ terstrukturen auf, wobei auf der aktiven Vorderseite jeweils Kontaktanschlüsse und/oder auf der passiven Rückseite je­ weils Kontaktflächen vorgesehen sind. Weiterhin sind Umver­ drahtungen zur elektrischen Verbindung von der aktiven Vor­ derseite zur passiven Rückseite in Form von elektrisch lei­ tenden Klammern vorgesehen, welche wenigstens einen Randab­ schnitt des Halbleiterchips umgreifen.

Das erfindungsgemäße elektronische Bauteil hat den Vorteil, dass damit zuverlässig elektrisch leitende und mechanisch stabile Verbindungen zwischen den aktiven Vorderseiten und den passiven Rückseiten herstellbar sind. Die erfindungsgemä­ ßen Klammern weisen zudem den weiteren Vorteil auf, dass sie als effektiver Kantenschutz für die bruchempfindlichen äuße­ ren Kanten der Halbleiterchips fungieren können.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Klammern fe­ dernd auf der aktiven Vorderseite und der passiven Rückseite geklemmt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil eines zuver­ lässigen Sitzes der Klammern, die damit nach der Montage nicht verrutschen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Klammern stoffschlüssig mit Kontaktanschlüssen bzw. Kon­ taktflächen verbunden sind. Dies hat den Vorteil einer sowohl mechanisch stabilen wie auch elektrisch zuverlässig leitenden Verbindung.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Klammern jeweils aus einem flexiblen Metall und/oder aus ei­ nem flexiblen Kunststoff bestehen, womit der Vorteil einer leichten Verarbeitbarkeit verbunden ist. Zudem können die Klammern auf diese Weise in großen Stückzahlen sehr kosten­ günstig hergestellt werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Klammern aus einem mit Kunststoff beschichteten flexiblen Metall. Diese Ausführungsform hat den Vorteil eines relativ großen Leitungsquerschnitts, der somit die Übertragung von größeren elektrischen Strömen erlaubt. Zudem weisen Metall­ klammern den Vorteil auf, dass sie mechanisch sehr stabil sind und sich daher zur Stapelung einer Vielzahl von elektro­ nischen Bauteilen eignen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Klam­ mern auf ihren zur Oberfläche des Halbleiterchips parallelen Unterseiten jeweils mit ersten Kontaktanschlussflächen verse­ hen sind. Diese Ausführungsform weist den Vorteil einer guten Montagemöglichkeit auf, da die zuunterst liegenden Flächen der Klammern bereits zur elektrisch leitenden Montage vorbe­ reitet sind.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Klammern auf ihren zur Oberfläche des Halbleiterchips paral­ lelen Oberseiten jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen versehen. Auch diese Ausführungsform weist den Vorteil einer guten Montagemöglichkeit auf, da die zuoberst liegenden Flä­ chen der Klammern bereits zur elektrisch leitenden Montage vorbereitet sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an jedem Randbereich des Halbleiterchips wenigstens zwei Klam­ mern vorgesehen sind, was den Vorteil einer mechanisch stabi­ len Stapelmöglichkeit vom mehreren Halbleiterchips hat.

Eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei gestapelten elektronischen Bauteilen gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sieht vor, dass die ersten Kontaktanschlussflächen an den Unterseiten der Klammern eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kon­ taktanschlussflächen an den Oberseiten der Klammern eines darunter gestapelten weiteren elektronischen Bauteils stoff­ schlüssig verbunden sind.

Diese erfindungsgemäße elektronische Baugruppe hat den Vor­ teil einer stabilen mechanischen und elektrischen Verbindung, die zudem zwischen einer Vielzahl von elektrischen Bauteilen mit Halbleiterchips herstellbar ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der elektroni­ schen Baugruppe sind die ersten Kontaktanschlussflächen mit den zweiten Kontaktanschlussflächen verlötet und/oder ver­ klebt sind. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Verbin­ dungsstellen von größeren Baugruppen in einem Arbeitsgang - bspw. durch Erwärmen und einen dabei stattfindenen sog. Re­ flowprozess - sehr schnell herstellbar sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der elektronischen Baugruppe die ersten Kontaktanschluss­ flächen mit den zweiten Kontaktanschlussflächen mittels La­ serschweißverbindungen stoffschlüssig verbunden sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer besonders stabilen Ver­ bindung bei gut zugänglichen Schweißstellen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Baugruppe aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten elektronischen Bauteilen. Dies hat den Vorteil einer damit realisierbaren großen Packungsdichte, was besonders bei hoch integrierten Speicherbausteinen vorteilhaft ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zwischen jeweils zwei übereinander liegenden elektronischen Bauteilen ein Kühlkörper vorgesehen ist, was den Vorteil einer äußerst kompakten elektronischen Baugruppe aufweist, die auch bei größerer Temperaturbelastung ggf. ohne zusätzliche aktive Kühlungsmaßnahmen auskommen kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Kühlkörper mit den Klammern der angren­ zenden elektronischen Bauteilen verbunden ist. Damit ist der Vorteil einer für den Temperaturübergang zwischen den Bautei­ len und dem Kühlkörper optimalen Verbindung gegeben.

Eine erfindungsgemäße elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei gestapelten elektronischen Bauteilen gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sieht vor, dass die ersten Kontaktanschlussflächen an den Unterseiten der Klammern eines elektrischen Bauteils und die zweiten Kontak­ tanschlussflächen an den Oberseiten der Klammern eines darun­ ter gestapelten weiteren elektronischen Bauteils jeweils mit einer Oberseite bzw. einer Unterseite einer Leiterplatte ver­ bunden sind.

Diese erfindungsgemäße elektronische Baugruppe hat den Vor­ teil einer mechanisch stabilen und elektrisch gut leitenden Verbindung zwischen mehreren Halbleiterchips, wodurch hoch integrierte Bauteile mit großer Packungsdichte herstellbar sind.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Baugruppe sieht vor, dass wenigstens zwei elektronische Bau­ teile auf jeder Seite der Leiterplatte montiert sind. Dies hat den Vorteil, dass damit beliebige dreidimensionale Sta­ pelstrukturen herstellbar sind. Die Halbleiterchips können sowohl neben- als auch übereinander auf einer Ober- wie auch auf einer Unterseite der Leiterplatte montiert werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind jeweils die aktiven Vorderseiten jedes Halbleiterchips der Oberseite bzw. der Unterseite der Leiterplatte abgewandt, was den Vorteil einer sehr kompakten Bauausführung hat.

Eine weitere erfindungsgemäße elektronische Baugruppe besteht aus wenigstens zwei gestapelten Halbleiterchips, die jeweils eine aktive Vorderseite mit Halbleiterstrukturen und eine passive Rückseite ohne Halbleiterstrukturen aufweisen, wobei auf der aktiven Vorderseite und/oder auf der passiven Rück­ seite jeweils Kontaktanschlüsse bzw. Kontaktflächen vorgese­ hen sind. Die wenigstens zwei Halbleiterchips sind mit ihren passiven Rückseiten aneinander gefügt, wobei Umverdrahtungen zur elektrischen Verbindung zwischen den aktiven Vorderseiten der wenigstens zwei Halbleiterchips in Form von elektrisch leitenden Klammern vorgesehen sind, welche wenigstens einen Randabschnitt der Halbleiterchips umgreifen.

Diese erfindungsgemäße elektronische Baugruppe hat den Vor­ teil einer sehr kompakten räumlichen Anordnung, die aufgrund ihrer besonderen Verbindungsstellen eine hohe mechanische Stabilität aufweist.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der elektroni­ schen Baugruppe sind die Klammern auf ihren zur Oberfläche der Halbleiterchips parallelen Unterseiten jeweils mit ersten Kontaktanschlussflächen versehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer guten Stapelmöglichkeit aufgrund der guten Kontaktierbarkeit.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der elektronischen Baugruppe sind die Klammern mit ihren ersten Kontaktanschlussflächen auf einer Leiterplatte montiert und mit dieser stoffschlüssig verbunden. Damit ist der Vorteil verbunden, dass auf diese Weise sehr kompakte und damit hoch integrierte elektronische Baugruppen aus einer Vielzahl von Halbleiterchips herstellbar sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Klam­ mern auf ihren zur Oberfläche der Halbleiterchips parallelen Oberseiten jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen verse­ hen sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer guten Stapelmöglichkeit aufgrund der guten Kontaktierbarkeit der Klammern untereinander.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der elektronischen Bau­ gruppe mit wenigstens zwei Halbleiterchips sieht vor, dass die ersten Kontaktanschlussflächen an den Unterseiten der Klammern eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kon­ taktanschlussflächen an den Oberseiten der Klammern eines darunter gestapelten weiteren elektronischen Bauteils stoff­ schlüssig verbunden sind. Diese Ausführungsform hat den Vor­ teil einer mechanisch sehr stabilen und elektrisch gut lei­ tenden Verbindung, die zudem zwischen einer Vielzahl von Halbleiterchips herstellbar ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer elek­ tronischen Baugruppe gemäß wenigstens einer der vorstehenden Ausführungsformen sieht wenigstens die folgenden Verfahrens­ schritte vor. Nach dem Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchips und dazwischen vorgesehenen Sägespurbereichen erfolgt das Verein­ zeln des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips. Auf die verein­ zelten Halbleiterchips werden elektrisch leitende Klammern zur Verbindung von Kontaktanschlüssen auf der aktiven Vorder­ seite mit Kontaktflächen auf der passiven Rückseite ange­ bracht. Die Klammern umgreifen jeweils wenigstens einen Randabschnitt jedes Halbleiterchips. Die solcherart mit Klam­ mern versehenen Halbleiterchips können anschließend zu einer elektronischen Baugruppe gestapelt werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass damit für eine Vielzahl von Halbleiterchips eine gute Stapelmög­ lichkeit gegeben ist. Zudem weisen die derart mit Klammern versehenen Halbleiterchips den weiteren Vorteil eines guten Schutzes für die besonders bruchgefährdeten äußeren Kanten auf.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die ersten Kontaktanschlussflächen an den Un­ terseiten der Klammern eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen an den Oberseiten der Klammern eines darunter gestapelten weiteren elektronischen Bauteils stoffschlüssig verbunden werden. Dies hat den Vor­ teil einer stabilen Stapelmöglichkeit mit einem hohen Frei­ heitsgrad zur räumlichen Stapelung einer Vielzahl von Halb­ leiterchips.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Ver­ fahrens sieht vor, dass die ersten Kontaktanschlussflächen mit den zweiten Kontaktanschlussflächen verlötet und/oder verklebt und/oder mittels Laserschweißen verbunden werden. Damit ist der Vorteil verbunden, dass auf diese Weise stabile mechanische und elektrische Verbindungen zwischen den Klam­ mern der Halbleiterchips herstellbar sind.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung ei­ ner elektronischen Baugruppe gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, die aus wenigstens zwei erfindungsgemäßen elektronischen Bauteilen besteht umfasst mindestens folgende Verfahrensschritte. Nach dem Bereitstellen eines Halbleiter­ wafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchips und dazwischen vorgesehenen Sägespurbereichen erfolgt das Vereinzeln des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips und das Anbringen von elektrisch leitenden Klammern zur Verbindung von Kontaktanschlüssen auf der aktiven Vorderseite mit Kon­ taktflächen auf der passiven Rückseite. Es ist vorgesehen, dass die Klammern jeweils wenigstens einen Randabschnitt je­ des Halbleiterchips umgreifen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Klammern auf ihren zur Oberfläche der Halbleiterchips pa­ rallelen Unterseiten jeweils mit ersten Kontaktanschlussflächen versehen sind. Die Klammern werden anschließend mit ih­ ren ersten Kontaktanschlussflächen auf einer Leiterplatte montiert, wonach stoffschlüssige Verbindungen zwischen den Kontaktanschlussflächen der Klammern und der Leiterplatte hergestellt werden. Diese stoffschlüssigen Verbindungen kön­ nen bspw. mittels Verlöten, Verkleben oder mittels Laser­ schweißen hergestellt werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil eines hohen Freiheitsgrades zur Herstellung von beliebigen räumlichen Strukturen von auf einer Leiterplatte und/oder untereinander gestapelten Halbleiterchips.

Zusammenfassend ergeben sich die folgenden Aspekte vorliegen­ der Erfindung. Da in der Computerindustrie immer kleinere Bauteile mit immer mehr Funktionen und Speicherkapazität auf kleinstem Raum notwendig werden, zudem aber der jeweils pro Baustein zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt ist, wird in der Erfindung vorgeschlagen, vereinzelte Halbleiterchips mit einer mechanischen Klemmvorrichtung zu versehen. Diese Klemm­ vorrichtung wird auf Kontaktanschlussflächen (sogenannte Bond Pads) oder auf spezielle Anschlusspads gedrückt. Diese An­ schlusspads sind typischerweise mit sogenannten Mittelpads auf den aktiven Oberflächen der Halbleiterchips verbunden.

Mittels dieser Klemmvorrichtungen bzw. Klammern kann eine elektrische und mechanische Verbindung hergestellt werden. Zu diesem Zweck umfasst jede Klammer eine Art Leiterbahn, welche sich auf der Klammerunterseite zu einem Anschlusspad aufwei­ tet. Die Klammer selbst kann bspw. aus einem elastischen aber dennoch relativ steifen Kunststoff bestehen. Möglich sind auf Klammern aus einem federnden Metall, die mit Kunststoff über­ zogen sind. Jede Klammer besitzt Kontaktpads an einer Spitze und jeweils einen Kontakt auf der Ober- und Unterseite des äußeren Durchmessers. Durch Übereinandersetzen von mehreren mit Klammern versehenen Halbleiterchips kann ein Chipstapel (sogenannter Stack) realisiert werden. Zum Verbinden können alternativ Löt-, Klebe- oder Laserschweißtechniken verwendet werden. Neben der elektrischen Verbindung wird mit den Klam­ mern auch ein effektiver Kantenschutz für die stoßempfindli­ chen Kanten der Halbleiterchips erreicht.

Mit den auf diese Weise gestapelten Halbleiterchips kann eine sehr hohe Speicherdichte erreicht werden. Zudem muss keine Chipfläche für zusätzliche Durchgangsverbindungen (sog. Vias) freigehalten werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Wa­ fer nicht dünn geschliffen werden müssen, wodurch Handling- und Prozessschritte eingespart werden können. Zudem können Standardwafer, d. h. solche ohne zusätzliche Vorbehandlungs­ schritte verwendet werden. Generell ist bei dem beschriebenen Verfahren die Anzahl der gestapelten Halbleiterchips nicht limitiert.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen perspektivischen Aus­ schnitt eines randseitig mit Klammern versehen Halbleiterchips.

Fig. 2 zeigt mehrere übereinander gestapelte Halbleiter­ chips in schematischer Seitenansicht.

Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt für eine mög­ liche Umverdrahtung auf einem Halbleiterchip.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht eines an allen vier Randseiten mit Klammern versehenen Halbleiter­ chips.

Fig. 5 zeigt zwei auf einer Leiterplatte montierte Halb­ leiterchips.

Fig. 6 zeigt zwei mit ihren passiven Rückseiten aufeinan­ der gestapelte und mit Klammern versehene Halblei­ terchips, die auf einer Leiterplatte montiert sind.

Bei den nachfolgend beschriebenen Fig. 1 bis 6, welche die Erfindung in Ausführungsbeispielen erläutern, sind grundsätzlich gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher teilweise nicht mehrfach erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen perspektivischen Ausschnitt eines randseitig mit Klammern 6 versehen Halbleiterchips 2. Ein Rand 5 des Halbleiterchips 2 wird dabei von mehreren elektrisch leitenden Klammern 6 umgriffen, welche Umverdrah­ tungen herstellen von Kontaktanschlüssen 8 auf einer aktiven Vorderseite 4 des Halbleiterchips 2 zu Kontaktflächen 10 auf einer passiven Rückseite 3. Die Klammern 6 weisen im darge­ stellten Ausführungsbeispiel jeweils den Querschnitt eines Kreissegments auf. Diese Form ist jedoch nicht zwingend; ebenso möglich sind elliptische, abschnittsweise gerade oder andere geeignete Konturen. Wesentlich ist allerdings, dass die Klammern 6 im auf den Halbleiterchip 2 aufgebrachten Zu­ stand unter leichter Eigenspannung stehen, so dass sie fest an ihren vorgesehenen Kontaktstellen gehalten werden und an­ schließend verklebt, verlötet oder anderweitig stoffschlüssig mit den Kontaktanschlüssen 8 bzw. mit den Kontaktflächen 10 verbunden werden können. Als solche Verbindungstechnik eignet sich bspw. Laserschweißen sehr gut, da hierbei je nach Bedarf mikroskopisch kleine Verbindungen herstellbar sind.

Als Material für die Klammern eignet sich beispielsweise in elastisch verformbarer Kunststoff, auf dem Leiterbahnen zur Sicherstellung eines elektrischen Kontakts aufgebracht sind. Diese Leiterbahnen bestehen vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden und gegen Oxidation und Korrosion resistenten Metall wie bspw. Gold oder Silber. Die Klammern können jedoch auch bspw. aus Metall bestehen, das mit einer Kunststoff­ schicht überzogen ist. Die Klammern 6 weisen jeweils auf ih­ ren zur Oberfläche des Halbleiterchips 2 parallelen Untersei­ ten 12 erste Kontaktanschlussflächen 13 auf, deren Bedeutung anhand der folgenden Fig. 2 verdeutlicht wird. Ebenso sind sie an ihren mit der Oberfläche des Halbleiterchips 2 paral­ lelen Oberseite 14 mit zweiten Kontaktanschlussflächen 15 versehen.

Fig. 2 zeigt mehrere übereinander gestapelte Halbleiterchips 2 in schematischer Seitenansicht. Hierbei sind die jeweils randseitig mit mehreren Klammern 6 versehenen Halbleiterchips 2 derart aufeinander gestapelt, dass jeweils erste Kontaktan­ schlussflächen 13 an den Unterseiten 12 der Klammern 6 auf zweite Kontaktanschlussflächen 15 an den Oberseiten 14 der Klammern 6 aufliegen und anschließend stoffschlüssig mitein­ ander verbunden sind. Die dargestellten drei aufeinander ge­ stapelten Halbleiterchips 2 zeigen nur beispielhaft die Sta­ peltechnik; es können grundsätzlich eine viel größere Zahl von Halbleiterchips auf die gleiche Art und Weise aufeinander gestapelt werden, wodurch eine sehr große Packungsdichte von integrierten Halbleiterbausteinen erreicht werden kann.

Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Ausschnitt für eine mögli­ che Umverdrahtung auf einem Halbleiterchip 2. Dabei sind Um­ verdrahtungen 16 auf der aktiven Vorderseite 4 des Halblei­ terchips 2 dargestellt, die jeweils von Kontaktstellen der Halbleiterstrukturen zu Kontaktanschlüssen 8 in Nähe des Rands 5 führen, auf die in einem späteren Verfahrensschritt die Klammern 6 aufgesetzt werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine aktive Vorderseite 4 eines an allen vier Randseiten mit einer Viel­ zahl von Klammern 6 versehenen Halbleiterchips 2. Diese sind mit den Kontaktanschlüssen 8 der Umverdrahtungen 16 stoff­ schlüssig verbunden.

Fig. 5 zeigt zwei auf einer Leiterplatte 18 montierte Halb­ leiterchips 2, die jeweils auf die gleiche Art des Stapelns wie in Fig. 3 gezeigt auf eine Leiterplatte 18 montiert sind. Die ersten Kontaktanschlussflächen 13 an den Untersei­ ten 12 der Klammern 6 sind auf entsprechend damit korrespon­ dierende Leiterbahnanschlüsse der Leiterplatte 18 aufgesetzt und mit diesen verlötet, verklebt oder verschweißt. Die pas­ siven Rückseiten 3 der Halbleiterchips 2 sind dabei der Leiterplatte 18 zugewandt. In gleicher Weise können weitere Halbleiterchips 2 nebeneinander auf der Leiterplatte 18 mon­ tiert sein. Zudem kann, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, ein weiterer Halbleiterchip 2 auf die beschriebene Art an eine ebenfalls mit Leiterbahnen versehene Unterseite der Leiter­ platte 18 montiert sein. Auf den gezeigten Halbleiterchips 2 können wiederum jeweils eine Vielzahl von weiteren mit Klam­ mern 6 versehene Halbleiterchips 2 gestapelt werden, wodurch beliebige integrierte elektronische Baugruppen realisiert werden können.

Fig. 6 zeigt zwei mit ihren passiven Rückseiten 2 aufeinan­ der gestapelte und mit Klammern 6 versehene Halbleiterchips 2, die auf einer Leiterplatte 18 montiert sind. Im Unter­ schied zur zuvor beschriebenen Variante sind hierbei jeweils zwei Halbleiterchips 2 als Baugruppe zusammengefasst und mit gemeinsamen Klammern versehen, bevor sie zu weiteren Stapeln oder elektronischen Baugruppen zusammengefasst werden.

Anhand der zuvor beschriebenen Fig. 1 bis 6 wird im fol­ genden ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe aus gestapelten Halbleiterchips 2 skizziert. Die aus einem Halbleiterwafer mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchips 2 werden nach dem Ver­ einzeln bspw. durch Sägen entlang von Sägespurbereichen auf dem Halbleiterwafer mit erfindungsgemäßen elektrisch leiten­ den Klammern 6 versehen, die jeweils Kontaktanschlüsse 8 auf den aktiven Vorderseiten 4 mit Kontaktflächen 10 auf den pas­ siven Rückseiten 3 der Halbleiterchips 2 elektrisch leitend verbinden. Die Klammern 6 umgreifen dabei jeweils einen Rand 5 der Halbleiterchips 2. Anschließend werden wenigstens zwei Halbleiterchips 2 aufeinander gestapelt, indem jeweils erste Kontaktanschlussflächen 13 an den Unterseiten 12 der Klammern 6 mit zweiten Kontaktanschlussflächen 15 an den Oberseiten 14 der Klammern eines darunter gestapelten weiteren Halbleiter­ chips stoffschlüssig verbunden werden.

Ebenso wie die Kontaktanschlussflächen 12, 15 miteinander verbunden werden, können diese auch auf Leiterbahnen einer Leiterplatte montiert und mit dieser verbunden werden, wo­ durch größere elektronische Baugruppen mit einer Vielzahl von neben- und übereinander gestapelter Halbleiterchips 2 reali­ sierbar sind.

Bezugszeichenliste

2

Halbleiterchip

3

passive Rückseite

4

aktive Vorderseite

5

Rand

6

Klammer

8

Kontaktanschlussfläche

10

Kontaktfläche

12

Unterseite

13

erste Kontaktanschlussfläche

14

Oberseite

15

zweite Kontaktanschlussfläche

16

Umverdrahtung

18

Leiterplatte

Claims (26)

1. Elektronisches Bauteil mit wenigstens einem Halbleiter­ chip (2), der eine aktive Vorderseite (4) mit Halblei­ terstrukturen und eine passive Rückseite (3) ohne Halb­ leiterstrukturen aufweist, wobei auf der aktiven Vorder­ seite (4) und/oder auf der passiven Rückseite (3) je­ weils Kontaktanschlüsse (8) bzw. Kontaktflächen (10) vorgesehen sind und wobei Umverdrahtungen zur elektri­ schen Verbindung von der aktiven Vorderseite (4) zur passiven Rückseite (3) in Form von elektrisch leitenden Klammern (6) vorgesehen sind, welche wenigstens einen Randabschnitt des Halbleiterchips (2) umgreifen.

2. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) federnd auf der aktiven Vorderseite (4) und der passiven Rückseite (3) geklemmt sind.

3. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) stoffschlüssig mit Kontaktanschlüssen (8) bzw. Kontaktflächen (10) verbunden sind.

4. Elektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) jeweils aus einem flexiblen Metall und/ oder aus einem flexiblen Kunststoff bestehen.

5. Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) aus einem mit Kunststoff beschichteten flexiblen Metall bestehen.

6. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) auf ihren zur Oberfläche des Halblei­ terchips (2) parallelen Unterseiten (12) jeweils mit er­ sten Kontaktanschlussflächen (13) versehen sind.

7. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) auf ihren zur Oberfläche des Halblei­ terchips (2) parallelen Oberseiten (14) jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen (15) versehen sind.

8. Elektronisches Bauteil nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Randbereich des Halbleiterchips (2) wenigstens zwei Klammern (6) vorgesehen sind.

9. Elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei gestapelten elektronischen Bauteilen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) an den Untersei­ ten (12) der Klammern (6) eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen (15) an den Oberseiten (14) der Klammern (6) eines darunter gesta­ pelten weiteren elektronischen Bauteils stoffschlüssig verbunden sind.

10. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) mit den zweiten Kontaktanschlussflächen (15) verlötet und/oder verklebt sind.

11. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) mit den zweiten Kontaktanschlussflächen (15) mittels Laserschweißverbin­ dungen stoffschlüssig verbunden sind.

12. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe aus einer Vielzahl von übereinander gesta­ pelten elektronischen Bauteilen besteht.

13. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei übereinander liegenden elektroni­ schen Bauteilen ein Kühlkörper vorgesehen ist.

14. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlkörper mit den Klammern (6) der angrenzenden elektronischen Bauteilen verbunden ist.

15. Elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei gestapelten elektronischen Bauteilen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) an den Untersei­ ten (12) der Klammern (6) eines elektrischen Bauteils und die zweiten Kontaktanschlussflächen (15) an den Oberseiten (14) der Klammern (6) eines darunter gesta­ pelten weiteren elektronischen Bauteils jeweils mit ei­ ner Oberseite bzw. einer Unterseite einer Leiterplatte (18) verbunden sind.

16. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei elektronische Bauteile auf jeder Seite der Leiterplatte (18) montiert sind.

17. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die aktiven Vorderseiten (4) jedes Halbleiter­ chips (2) der Oberseite bzw. der Unterseite der Leiter­ platte (18) abgewandt sind.

18. Elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei gestapelten Halbleiterchips (2), die jeweils eine aktive Vorderseite (4) mit Halbleiterstrukturen und eine passive Rückseite (3) ohne Halbleiterstrukturen aufweisen, wobei auf der aktiven Vorderseite (4) und/oder auf der passiven Rück­ seite (3) jeweils Kontaktanschlüsse (8) bzw. Kontaktflä­ chen (10) vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei Halbleiterchips (2) mit ihren passiven Rückseiten (3) aneinander gefügt sind und wobei Umverdrahtungen zur elektrischen Verbindung zwischen den aktiven Vordersei­ ten (4) der wenigstens zwei Halbleiterchips (2) in Form von elektrisch leitenden Klammern (6) vorgesehen sind, welche wenigstens einen Randabschnitt der Halbleiter­ chips (2) umgreifen.

19. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) auf ihren zur Oberfläche der Halblei­ terchips (2) parallelen Unterseiten (12) jeweils mit er­ sten Kontaktanschlussflächen (13) versehen sind.

20. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) mit ihren ersten Kontaktanschlussflä­ chen (13) auf einer Leiterplatte (18) montiert und mit dieser stoffschlüssig verbunden sind.

21. Elektronische Baugruppe nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (6) auf ihren zur Oberfläche der Halblei­ terchips (2) parallelen Oberseiten (14) jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen (15) versehen sind.

22. Elektronische Baugruppe mit wenigstens zwei elektroni­ schen Bauteilen gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) an den Untersei­ ten (12) der Klammern (6) eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen (10) an den Oberseiten (14) der Klammern (6) eines darunter gesta­ pelten weiteren elektronischen Bauteils stoffschlüssig verbunden sind.

23. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe gemäß wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, die aus wenigstens zwei elektronischen Bauteilen gemäß wenig­ stens einem der Ansprüche 1 bis 8 besteht, wobei das Verfahren mindestens folgende Verfahrensschritte auf­ weist:

• - Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchips (2) und dazwischen vorgesehenen Sägespurbereichen,
• - Vereinzeln des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips (2),
• - Anbringen von elektrisch leitenden Klammern (6) zur Verbindung von Kontaktanschlüssen (8) auf der akti­ ven Vorderseite (4) mit Kontaktflächen (10) auf der passiven Rückseite (3), welche jeweils wenigstens einen Randabschnitt jedes Halbleiterchips (2) um­ greifen,
• - Stapeln von mehreren Halbleiterchips (2) zu einer elektronischen Baugruppe.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) an den Untersei­ ten (12) der Klammern (6) eines elektrischen Bauteils jeweils mit zweiten Kontaktanschlussflächen (15) an den Oberseiten (14) der Klammern (6) eines darunter gesta­ pelten weiteren elektronischen Bauteils stoffschlüssig verbunden werden.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontaktanschlussflächen (13) mit den zweiten Kontaktanschlussflächen (15) verlötet und/oder verklebt und/oder mittels Laserschweißen verbunden werden.

26. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe gemäß wenigstens einem der Ansprüche 15 bis 17, die aus wenigstens zwei elektronischen Bauteilen gemäß wenig­ stens einem der Ansprüche 1 bis 8 besteht, wobei das Verfahren mindestens folgende Verfahrensschritte auf­ weist:

• - Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchips (2) und dazwischen vorgesehenen Sägespurbereichen,
• - Vereinzeln des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips (2),
• - Anbringen von elektrisch leitenden Klammern (6) zur Verbindung von Kontaktanschlüssen (8) auf der akti­ ven Vorderseite (4) mit Kontaktflächen (10) auf der passiven Rückseite (3), welche jeweils wenigstens einen Randabschnitt jedes Halbleiterchips (2) um­ greifen, wobei die Klammern (6) auf ihren zur Ober­ fläche der Halbleiterchips (2) parallelen Untersei­ ten (12) jeweils mit ersten Kontaktanschlussflächen (13) versehen sind,
• - Montieren der Klammern (6) mit ihren ersten Kontak­ tanschlussflächen (13) auf einer Leiterplatte (18),
• - Herstellen von stoffschlüssigen Verbindungen zwi­ schen den Kontaktanschlussflächen (13) der Klammern (6) und der Leiterplatte (18).