DE10126508B4 - Vorrichtung mit mittels Spritzgusstechnik verpackten elektronischen Bauteilen, Spritzgusswerkzeug und Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung mit mittels Spritzgusstechnik verpackten elektronischen Bauteilen (2), wobei eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen (2) auf einer ersten Seite (6) eines Systemträgers (4) in vorbestimmten Positionen angeordnet ist und der Systemträger (4) Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen zum Verbinden mit Kontaktflächen der elektronischen Bauteile (2) und Durchkontakte zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern auf einer zweiten Seite (8) aufweist, die der ersten Seite (6) gegenüber liegt, wobei der Systemträger (4) ein Keramiksubstrat ist, das auf der ersten Seite (6) mit einer Kunststoffschicht bedeckt ist, wobei das Keramiksubstrat wenigstens zwei Schichten (16, 18, 20) umfasst, die jeweils unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei eine erste Keramikschicht (16), welche die mit der Kunststoffschicht bedeckte erste Seite (6) des Systemträgers (4) bildet, einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarte wenigstens eine weitere Keramikschicht (18).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mittels Spritzgusstechnik verpackten elektronischen Bauteilen, ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen mittels Spritzgusstechnik gemäß den unabhängigen Ansprüchen.–
  • Vorrichtungen zum Verpacken von elektronischen Bauteilen werden beispielsweise in der CSP-Technik (Chip Size Packaging) oder auch in der MCM-Technik (Multi Chip Module) eingesetzt, um eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen auf einer ersten Seite eines Zwischen- oder Systemträgers mit einer Kunststoffgussmasse zu vergießen. Die Vielzahl von Bauteilen sind dazu auf einer ersten Seite eines Zwischenträgers in vorbestimmten Positionen angeordnet, und der Zwischen- oder Systemträger bzw. sog. Nutzen weist Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen zum Verbinden mit mikroskopisch kleinen Kontaktflächen der elektronischen Bauteile und Durchkontakte auf, die mit Leiterbahnen auf einer zweiten Seite des Systemträgers verbunden sind. Auf dieser zweiten Seite des Systemträgers, die gegenüber liegend zur ersten Seite angeordnet ist, sind an vorbestimmten Stellen Außenkontaktflächen oder Kontakthöcker angebracht.
  • Ein derartiges Bauteil ist beispielsweise aus der DE 198 20 319 A1 bekannt, wobei als Substrat beispielsweise Bismaleimidtriazin (BT) oder Keramik verwendet wird.
  • Die DE 197 54 372 A1 offenbart verschiedene Strategien, um aus einer Verwölbung des Bauteils aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten resultierenden Problemen zu begegnen. Mit der Verbindung mehrerer Körper mit unter schiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten befasst sich auch die DE 39 17 765 A1 .
  • Verbundsubstrate aus mehreren Metall- oder aus Metall- und Keramiklagen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind aus der US 4,556,899 A und der DE 39 24 225 C2 bekannt.
  • Der Systemträger besteht bei derartigen Vorrichtungen für sogenannte BGA-Bauelemente (Ball Grid Array) aus einem Polyimidsubstrat oder aus einem glasfaserverstärkten Epoxidsubstrat, wenn diese Bauelemente für Logik- oder Hochfrequenzanwendungen konstruiert sind. Um die elektronischen Bauteile, die üblicherweise in Halbleiterchips auf der ersten Seite des Systemträgers angeordnet sind, vor Beschädigungen zu schützen, wird die gesamte Vorrichtung mittels eines Spritzgussverfahrens mit Kunststoff versiegelt. Dieses Spritzgussverfahren ist als "Transfermolding-Verfahren" standardisiert. Der System- oder Zwischenträger muss dabei hohen mechanischen und thermischen Belastungen standhalten, da ein Spritzgusswerkzeug und der Systemträger der Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen dem Spritzgusswerkzeug und dem Systemträger zusammen geklammert werden. Dabei wirkt ein hoher Anpressdruck auf die Ränder des Systemträgers, damit keine Kunststoffgussmasse zwischen dem Systemträger und dem Spritzgusswerkzeug austritt.
  • Die Verwendung keramischer Substrate anstelle von solchen aus Kunststoff für bestimmte Anwendungen wäre mit Vorteilen verbunden und daher wünschenswert, da damit eine höhere Strukturdichte aufgrund von schmäleren Leiterbahnen und kleineren Durchkontaktierungen und damit eine verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit realisiert werden könnte. Zudem könnte aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit und damit besseren Wärmeabfuhr des hoch wärmeleitenden Keramiksubstrats auf zusätzliche Kühlvorrichtungen verzichtet werden. Weiterhin könnten auf diese Weise Multilager-Bauelemente mit integrierten pas siven Strukturen – z. B. Widerstände, Spulen und Kondensatoren – realisiert werden, bspw. in LTCC-Technik (Low Temperature Cofired Ceramic). Alle die genannten Vorteile umfassen die Möglichkeit, kleinere Baugrößen zu realisieren, wie sie bspw. für Mobilfunk-Anwendungen wünschenswert sind.
  • Nachteilig an den üblicherweise verwendeten Keramiksubstraten ist jedoch, dass ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient wesentlich geringer ist als der der Pressmasse. Beim Abkühlen der Pressmasse nach dem Transfermolding-Pozess kontrahiert daher die Kunststoffmasse stärker als das Substrat. Eine zusätzliche Volumenschwindung tritt durch eine Vernetzung des Kunststoffs auf. Somit kann eine relativ starke Durchbiegung des überspritzten Keramiksubstrats – eine sogenannte Warpage – entstehen, die eine große Durchbiegung der Einzelbauteile nach dem Vereinzeln des Systemträgers bzw. Nutzens zur Folge hätte. Dies würde zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung der Einzelbauteile führen, so bspw. beim Auflöten der Bauteile in Ball-Grid-Array-Technik.
  • Zur Vermeidung der Durchbiegung wäre es möglich, das Keramiksubstrat sehr steif auszugestalten, bspw. durch entsprechende Werkstoffauswahl oder durch relativ große Dicke. Damit wären jedoch höhere Kosten für spezielle Substratmaterialien verbunden. Zudem würde die Gefahr von Delaminationen von Moldmasse und Substrat als Folge der herrschenden Spannungen entstehen, womit auch eine geringere Fertigungsausbeute verbunden wäre.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die die Nachteile im Stand der Technik überwindet und es ermöglicht, elektronische Bauteile montiert auf Systemträgern aus Keramik mit einem hochautomatisierten Spritzgussverfahren zu verpacken. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verpacken elektronischer Bauteile unter Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung mit mittels Spritzgusstechnik verpackten elektronischen Bauteilen eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen auf einer ersten Seite eines Systemträgers in vorbestimmten Positionen angeordnet. Der Systemträger weist Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen zum Verbinden mit Kontaktflächen der elektronischen Bauteile und Durchkontakte zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern auf einer zweiten Seite auf, die der ersten Seite gegenüber liegt. Erfindungsgemäß ist der Systemträger ein Keramiksubstrat, das auf der ersten Seite mit einer Kunststoffschicht bedeckt ist.
  • Das Keramiksubstrat umfasst wenigstens zwei Schichten, die jeweils unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, was den Vorteil einer höheren Widerstandsfähigkeit des Substrats gegenüber den Belastungen bei dem hoch automatisierten Spritzgussprozess hat. Auf diese Weise können nämlich die an der Substratoberfläche effektiv wirksamen Zugspannungen bei dem Spritzgussprozess vermindert werden.
  • Eine erste Keramikschicht, welche die mit der Kunststoffschicht bedeckte erste Seite des Systemträgers bildet, weist einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf als die benachbarte wenigstens eine weitere Keramikschicht. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass die beim Spritzgussprozess herrschende deutlich erhöhte Temperatur von ca. 180°C des flüssigen Kunststoffes für eine stärkere Ausdehnung der vom Kunststoff bedeckten ersten Seite des Systemträger sorgt, wogegen die schwächere Ausdehnung der gegenüber liegenden zweiten Seite insgesamt für eine Verwölbung des Substrats sorgt. Der Keramiksystemträger wölbt sich somit unter Wärmeeinwirkung nach unten und wird beim Abkühlen des aufgespritzten Kunststoffes wieder plan.
  • Diese erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass die empfindlichen Halbleiterbausteine durch die Kunststoffschicht zuverlässig vor mechanischen Beschädigungen geschützt sind. Die Montage der Halbleiterbausteine auf einem Systemträger aus Keramik hat zudem den Vorteil, dass auf diese Weise sehr hohe Strukturdichten, d. h. schmälere Leiterbahnen und kleinere Durchkontaktierungen als bei bisher bekannten Trägermaterialien aus Epoxy- oder Polyimidsubstraten. Da das Keramiksubstrat zudem die Wärme besser abführt, kann ggf. auf zusätzliche Kühlvorrichtungen verzichtet werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektronischen Bauteile vollständig von der Kunststoffschicht umhüllt sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil eines sehr weitgehenden Schutzes der elektronischen Bauteile vor mechanischen Einwirkungen aller Art. Bei dem hochautomatisierten Standardprozess des Transfermoldens wird die Kunststoffgussmasse bei einer Temperatur von ungefähr 180°C und bei einem typischen Druck von ungefähr 8 MPa in eine auf den Systemträger der Vorrichtung aufgesetzte Kavität eingespritzt. Dazu muss das Spritzgusswerkzeug mit der ein Kunststoffgehäuse bildenden Kavität mit großer Kraft auf den Systemträger aufgesetzt werden, um Durchbiegungen und Welligkeiten des Systemträgers, die zu Undichtigkeiten oder zum Austreten von Kunststoffgussmasse aus dem Hohlraum führen würden, auszugleichen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert zudem den Vorteil, dass höhere Strukturdichten mit dem Systemträger aus einem Keramiksubstrat durch schmälere Leiterbahnen, kleinere Kontaktierungen und verbesserte elektrische Ausführungen erreicht werden können. Außerdem wird der sog. „Popcorn-Effekt" vollständig vermieden, und es treten keinerlei Schädigungen durch Verdampfen von adsorbierten Wassermolekülen in porösen Kunststoffsubstraten, beispielsweise beim späteren Anbringen von Außenkontaktflächen oder beim Einlöten von Kontakthöckern auf. Schließlich liefert das Keramiksubstrat die Möglichkeit der Realisierung von Multilayerbauelementen mit integrierten passiven Strukturen wie Widerständen, Induktivitäten und Kondensatoren in dem Keramiksubstrat zwischen entsprechend präparierten Keramiklagen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kunststoffschicht aus einem duroplastischen Kunststoff gebildet ist, was den Vorteil von sehr kostengünstig und auf einfache Weise verarbeitbaren Basismaterialien für die Kunststoffschicht hat. Ein duroplastischer Kunststoff weist zudem den Vorteil einer sehr hohen Festigkeit auch bei höheren Betriebstemperaturen der elektronischen Bauteile auf, da Duroplasten bei Erwärmung nicht dazu neigen, weich zu werden bzw. zu fließen.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Kunststoffschicht aus Epoxidharz gebildet, womit der Vorteil eines sehr kostengünstig zu verarbeitbaren Kunststoffes verbunden ist.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Epoxidharz eine Glasfaserverstärkung aufweist. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass die Kunststoffschicht eine deutlich erhöhte Festigkeit aufweist. Sie kann in diesem Fall je nach gewünschtem Einsatzzweck auch tragende Funktionen übernehmen. Zu diesem Zweck können in der Kunststoffschicht auch weitere Beschläge, Verbindungsteile oder dergleichen eingegossen werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kontakthöcker aus Lotkugeln hergestellt sind, wobei diese Lotkugeln erst nach dem Spritzgießen der elektronischen Bauteile in vorbereiteten Positionen auf der zweiten Seite des Keramiksubstrats aufgebracht werden. Auf diese Weise können auf einfache Weise sog. BGA-Bauelemente (Ball Grid Array) herge stellt werden, die sich für eine sog. Flip-Chip-Montage eignen.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% hergestellt. Dieses Aluminiumoxid ist wegen der Kombination von guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie seines relativ günstigen Preises und seiner Verfügbarkeit das für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile am besten geeignete Keramiksubstratmaterial. In den typischen Standardabmessungen, wie sie auch für die Dünnfilmtechnik verwendet werden, ist das Al2O3 relativ preisgünstig verfügbar. Zwar ist der Elastizitätsmodul des Al2O3 relativ hoch, wodurch beim Spritzgießen hohe Spannungen in das Keramiksubstrat induziert werden, aber wegen der hohen Festigkeit des Materials kann dies in Kauf genommen werden. Darüber hinaus können Spannungsspitzen bspw. durch mehrschichtig aufgebaute Substrate abgebaut werden.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% mit Zusätzen von Magnesiumoxid (MgO) hergestellt ist. Dadurch kann die Feinkörnigkeit der Keramik nochmals verbessert werden, da Magnesiumoxid als Kornwachstumsinhibitor in Al2O3-Keramiken wirkt und somit vermieden wird, dass sich durch anomales Kornwachstum zu große Körner und zu große Inhomogenitäten in dem Keramiksubstrat bilden.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% mit eingelagerten ZrO2-Partikeln hergestellt. Damit ist der Vorteil verbunden, dass der für teilstabilisierte ZrO2-Keramiken bekannte und typische Mechanismus auch auf Aluminiumoxidkeramiken übertragbar wird. Dabei wird durch geeignete prozesstechnische Maßnahmen die Mikrostruktur der ZrO2-Partikel so eingestellt, dass sie nicht nur monoklin, sondern auch bei Raumtemperatur eine metastabile Phase einnehmen. Diese tetragonale Phase des ZrO2 wandelt sich erst unter dem Einfluss von Spannungsfeldern in der Umgebung einer Rissspitze martensitisch in die stabile monokline Phase um. Dieses ist mit einer Volumenzunahme verbunden, was Druckspannungen erzeugt, welche das für die Rissausbreitung verantwortliche Zugspannungsfeld lokal verhindert und somit die Rissausbreitung in einer Aluminiumoxidkeramik mit eingelagerten ZrO2-Partikeln verhindert.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumnitrid hergestellt ist. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass Aluminiumnitrid eine hohe Wärmeleitfähigkeit bei ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie Aluminiumoxid aufweist. Zudem kann der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient, der für Aluminiumnitrid näher beim Halbleitersilizium liegt, für manche Anwendungen ein zusätzlicher Vorteil sein.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Keramiksubstrat ein mehrschichtiges Substrat ist, dessen wenigstens drei Schichten unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als die benachbarten äußeren Schichten. Wegen der lokal höheren Nachgiebigkeit der Keramik im oberflächennahen Bereich, wo die höchsten Verformungen beim Aufsetzen des Spritzgusswerkzeugs entstehen, werden die dort auftretenden Spannungen reduziert. Ggf. entstehende Risse, die sich trotz der niedrigen Spannungen bilden können und sich ausgehend von der Oberfläche zur Mitte hin ausbreiten, werden am Übergang auf die benachbarte innere Schicht gestoppt. Die für die weiteren Verarbeitungsschritte erforderliche Festigkeit des Keramikverbunds wird durch die innere zentrale Schicht, die eine hohe Festigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, vorteilhaft gewährleistet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Keramiksubstrat ein mehrlagiges Substrat ist, das Keramiklagen und Metalllagen zum Abbau innerer Spannungen aufweist. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass damit die Steifigkeit des Gesamtverbunds verringert und somit auch die Gefahr eines Bruchs des Keramiksubstrats vermindert wird.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Keramiksubstrat ein mehrlagiges Substrat, das Keramiklagen und in Leiterbahnen und passive Bauelemente strukturierte Metalllagen aufweist, wobei Durchkontakte die Leiterbahnen und Bauelemente in den unterschiedlichen Metalllagenniveaus selektiv miteinander verbinden. Mit einem derartigen Keramiksubstrat können vorteilhafterweise Multilager-Bauelemente realisiert werden, wobei die passiven Strukturen, wie Widerstände, Induktivitäten und Kondensatoren in den einzelnen Metalllagen bereits beim Sintern des Keramiksubstrats hergestellt werden.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Keramiksubstrat im entspannten Zustand plan ist, was den Vorteil hat, dass erst unter Verformung im Spritzgusswerkzeug eine Verwölbung der Keramik auftritt, die sich im entspannten Zustand nach der Schwindung der Kunststoffschicht wieder zurück bildet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Keramiksubstrat in einer Auflage der Vorrichtung aufliegt, die leicht gewölbt und in der Mitte der Auflage erhöht ist. Damit ist der Vorteil einer ganz definierten mechanischen Verformung des Keramiksystemträgers verbunden, der exakt auf die Längenschwindung der Kunststoffschicht nach deren Erkalten abgestimmt werden kann. Da die thermischen Ausdehnungskoeffizenten der verwendeten Materialien bekannt sind, kann die gezielte Verwölbung des Systemträgers im Spritzgusswerkzeug exakt eingestellt werden.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Keramiksubstrat einen umlaufenden Metallring am Rand seiner ersten Seite auf, womit der Vorteil verbunden ist, dass der aufliegende Deckel des Spritzgusswerkzeuges nicht direkt auf der Keramik aufliegt, sondern dessen Druckkraft mittels des Metallrings, der bspw. aus Kupfer bestehen kann, so verteilt wird, dass keine Bruchgefahr für die Keramik besteht. Zudem dient der relativ weiche Kupferring zur Abdichtung des Spritzgusswerkzeugs und verhindert, dass der unter hohem Druck eingespritzte Kunststoff am Rand austreten kann.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Keramiksubstrat mit einem aufgesetzten Deckel der Vorrichtung an seinen äußeren Rändern nach unten gebogen ist. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass mit dem Aufsetzen des Deckels die gewünschte Verwölbung des Keramiksubstrats vorgenommen werden kann, ohne dass weitere mechanische Spannvorrichtungen oder dergl. notwendig sind.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass das Keramiksubstrat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 6 × 10–6 K–1 aufweist. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform hat den Vorteil einer nur relativ geringen Verwölbung des Keramiksubstrats bei Temperaturänderungen gegenüber einer deutlich stärkeren Längenänderung des Kunststoffs. Die Kunststoffschicht hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α1 = 11 × 10–6 K–1 im festen Zustand und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α2 = 45 × 10–6 K–1 im verflüssigten Zustand. Damit ist gewährleistet, dass auch bei nur geringer Verwölbung der Keramik unter den entstehenden Temperaturen eine vollständige Planarität des Systemträgers nach dem Erkalten der Kunststoffschicht erreicht werden kann.
  • Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Systemträger einen quadratischen Grundriss mit einer Kantenlänge von ungefähr 2 Zoll auf. Auf einem derartigen kom pakten Systemträger aus Keramik können eine Vielzahl von Halbleiterchips montiert sein, die in einem Prozessschritt mit Kunststoff umgossen werden können. Ein Systemträger dieser Abmessungen kann mit minimaler Verwölbung verarbeitet werden, was die Gefahr von Brüchen oder sonstigen Verarbeitungsfehlern verringert. Typischerweise können auf einem quadratischen Systemträger mit einer Kantenlänge von 2 Zoll ca. 9 mal 9 Halbleiterchips montiert sein, wodurch ein hochintegrierter und kompakter Systemträger mit fast 100 Halbleiterchips realisierbar ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Systemträger eine Fläche umfasst, die einem Halbleiterwafer entspricht. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass durch die Verarbeitung von unzerteilten Halbleiterwafern ein erheblich größerer Durchsatz der Verarbeitungsmaschinen erreicht werden kann. Ein derartiger runder Systemträger mit einem typischen Durchmesser von 200 oder 300 mm kann anschließend nach dem Verkleiden mit der Kunststoffschicht in kleinere Baugruppen vereinzelt werden.
  • Ein Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen unter Verwendung einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst folgende Verfahrensschritte: zunächst wird ein Systemträger aus Keramiksubstrat mit Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen und Durchkontakten zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern auf vorbestimmten Positionen bereitgestellt, wobei als Systemträger ein mehrschichtiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, dessen wenigstens zwei Schichten unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei eine erste Keramikschicht, welche die mit der Kunststoffschicht zu bedeckende erste Seite des Systemträgers bildet, einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarte wenigstens eine weitere Keramikschicht. Anschließend wird ein die Gehäuseform bildendes Spritzgusswerkzeug bereitgestellt, das auf einen Randbereich des Systemträgers dichtend aufgepresst wird. Danach erfolgt das Einspritzen einer Kunststoffgussmasse in den Hohlraum zwischen Spritzgusswerkzeug und Bauteile tragender erster Seite des Systemträgers und das Aufbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern in vorbestimmten Positionen einer zweiten Seite des Systemträgers. Schließlich werden die elektronischen Bauteile mit angegossenem Gehäuse vereinzelt.
  • Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit Hilfe eines hochautomatisierten Standardprozesses, nämlich des sogenannten Transfermoldens, elektronische Bauelemente auf Keramiksubstraten mit einer Spritzgussmasse aus Kunststoff eingekapselt werden können. Dadurch ist es möglich, gegenüber der herkömmlichen Technik, bei der aufgrund der hohen Temperatur und der Druckbelastung der Substrate sowie wegen der Schwindung des Kunststoffs nach dem Erkalten nur glasfaserverstärkte Epoxy- oder Polyimidsubstratmaterialien eingesetzt werden, nun aufgrund der erfindungsgemäßen Vorbiegung des Keramiksubstrats zu völlig ebenen und spannungsfreien Systemträgern zu gelangen, die den auftretenden Belastungen ohne weiteres standhalten.
  • Vorteilhaft ist außerdem, dass die Gefahr des Brechens des Substrats bei Anwendung der hohen Verfahrensdrücke beim Spritzgussverfahren vermindert wird, da in den benachbarten äußeren Schichten beim Abkühlen der Keramiksubstrate nach dem Sintern Druckspannungen induziert werden, so dass die Gefahr der Rissbildung unter Zugspannungen während des Einspritzvorgangs und der weiteren thermischen Nachbehandlungen vermindert wird.
  • Mit dem Keramiksubstrat werden gegenüber den Epoxy- oder Polyimidsubstratmaterialien höhere Strukturdichten realisierbar, weil schmalere Leiterbahnen und kleinere Durchkontaktierungen einsetzbar sind. Außerdem wird mit diesem Verfahren der für Kunststoffsubstrate bekannte „Popcorn-Effekt", der sich insbesondere beim Anlöten der Lotkugeln zu Kontakthö ckern auf dem fertig vergossenen Bauteil auswirkt, vermieden, da Keramiksubstrate im Gegensatz zu den herkömmlichen Kunststoff-Substraten bei entsprechend hohen Temperaturen gesintert werden und demzufolge keine absorbierte Feuchtigkeit mehr enthalten.
  • Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass die Kontakthöcker durch Aufschmelzen von Lotkugeln hergestellt werden. Auf diese Weise können auf einfache Weise sog. BGA-Bauelemente (Ball Grid Array) hergestellt werden, die sich für eine sog. Flip-Chip-Montage eignen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Systemträger durch Aufpressen des Spritzgusswerkzeuges an seinen Randbereich nach unten gebogen. In dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass mit dem Aufsetzen des Deckels die gewünschte Verwölbung des Keramiksubstrats vorgenommen werden kann, ohne dass weitere mechanische Spannvorrichtungen oder dergl. notwendig sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass die das Gehäuse bildende Kunststoffmasse auf den verformten Systemträger aufgespritzt wird und dass dieser nach der Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug durch Schwinden der Kunststoffmasse wieder eine annähernd plane Kontur annimmt. Allein durch Abstimmung der Verformung auf die entsprechenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien kann ein im kalten Zustand völlig planer und spannungsfreier Systemträger aus Keramiksubstrat erhalten werden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird als Systemträger ein mehrschichtiges Keramiksubstrat eingesetzt, dessen wenigstens drei Schichten unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als die benachbarten äußeren Schichten. Diese Schicht folge im Keramiksubstrat hat die bereits oben erwähnten Vorteile und vermindert die Gefahr des Brechens des Keramiksubstrats beim Einspritzvorgang.
  • Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass als Systemträger ein mehrlagiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, das aus Keramiklagen und Metalllagen zum Abbau innerer Spannungen hergestellt wird, was den Vorteil hat, dass die Metalllagen zum Abbau innerer Spannungen im Substrat beitragen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird als Systemträger ein mehrlagiges Keramiksubstrat eingesetzt, das aus Keramiklagen und aus in Leiterbahnen und passive Bauelemente strukturierte Metalllagen hergestellt ist, wobei die Leiterbahnen und Bauelemente in den unterschiedlichen Metalllagenniveaus mittels Durchkontakten selektiv miteinander verbunden werden. Mit einem derartigen Keramiksubstrat können vorteilhafterweise Multilager-Bauelemente realisiert werden, wobei die passiven Strukturen, wie Widerstände, Induktivitäten und Kondensatoren in den einzelnen Metalllagen bereits beim Sintern des Keramiksubstrats hergestellt werden.
  • Vorteilhafte Materialien für das Keramiksubstrat wurden bereits zuvor ausführlich erläutert; die damit verbundenen Vorteile sind auch auf die entsprechenden Verfahrensschritte ohne weiteres übertragbar.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Systemträger beim Spritzgussprozess durch den Kontakt mit dem verflüssigten Kunststoff verformt und nach dessen Erstarren wieder plan. Dies hat gegenüber der rein mechanischen Aufbringung der Vorkrümmung den Vorteil, dass das Substrat während des Molding-Prozesses mit geringeren Biegebeanspruchungen beaufschlagt wird und damit die Gefahr des Brechens der Keramik reduziert wird.
  • Zusammenfassend ergeben sich die folgenden Aspekte der Erfindung. Um ein fertigungstechnisch schnelles und kostengünstiges Verfahren zum mechanischen Umhüllen von Keramiksystemträgern mit darauf befindlichen elektronischen Halbleiterbauelementen zu erhalten, wird eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgeschlagen zur Vermeidung oder Verringerung der sogenannten Warpage (Durchbiegung bzw. Verformung aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten) beim sog. Transfermolding von Keramiksubstraten. Die unterschiedliche Schwindung von Keramiksubstrat und Moldmasse aus Kunststoff wird dadurch zumindest teilweise kompensiert, dass ein in entgegengesetzte Richtung vorgebogenes Substrat verwendet wird. Diese Vorbiegung kann entweder durch mechanisch oder thermisch induzierte Verbiegung während des Molding-Prozesses erzeugt werden.
  • Eine mechanische Verbiegung kann durch Aufpressen des im entspannten Zustand ebenen Keramiksubstrats beim Molden auf entsprechend gekrümmte Dichtflächen bzw. Auflagen des Werkzeugs erfolgen. Beim Abkühlen der bei ca. 180°C eingespritzten Kunststoffmasse wird deren größere Schwindung durch das Zurückfedern des Keramiksubstrats ausgeglichen. Durch die Wahl der Krümmung entsprechend dem Unterschied in den Schwindungen von Keramiksubstrat und Moldmasse kann eine Kompensation erreicht werden, die zu einem spannungsarmen oder sogar zu einem spannungsfreien Zustand eines nicht oder nur wenig gebogenen Bauteils führt.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Vorbiegung des Substrats dadurch erreicht, dass sich das Substrat aufgrund der Temperaturerhöhung beim Molden von selbst in die gewünschte Richtung krümmt. Dies hat gegenüber der rein mechanischen Aufbringung der Vorkrümmung den Vorteil, dass das Substrat während des Molding-Prozesses mit geringeren Biegebeanspruchungen beaufschlagt wird. Damit ist auch die Bruchgefahr der Keramik reduziert. Eine derartige thermisch indu zierte Vorkrümmung kann bspw. durch einen mehrschichtigen Aufbau des Keramiksubstrats erreicht werden, wobei die aneinander grenzenden Keramikschichten jeweils unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei der Temperaturerhöhung während des Molding-Prozesses führt die unterschiedliche thermische Dehnung zur gewünschten Krümmung.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile in perspektivischer, schematischer Ansicht.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit aufgesetztem Spritzgusswerkzeug.
  • 3 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung entsprechend 2 mit eingespritzter Kunststoffgussmasse.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile 2 mittels Spritzgusstechnik entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Dazu ist eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen 2 auf einer ersten Seite 6 eines Systemträgers 4 aus Keramiksubstrat in vorbestimmten Positionen angeordnet. Der Systemträger 4 aus Keramiksubstrat weist – hier nicht näher dargestellte – Leiterbahnen, Kontaktflächen und Durchkontakte auf und fungiert somit als Umverdrahtungsplatte für die darauf montierten elektronischen Bauteile 2.
  • Der Systemträger 4 aus Keramiksubstrat – oftmals auch als „Nutzen" bezeichnet – kann aus einer einzigen homogenen Keramikschicht bestehen. Er kann aber auch aus mehreren Schichten bestehen. In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt, die aus drei Keramiklagen 16, 18, 20 besteht, wobei ggf. dazwischen jeweils Metalllagen 22, 24 angeordnet sein können. Die unterschiedlichen Metalllagenniveaus 22, 24 können dabei zu Leiterbahnen und passiven Bauelementen strukturiert und mittels Durchkontakte untereinander verbunden sein. Die elektronischen Bauteile 2 weisen jeweils Kontaktflächen auf, die mit dem Leiterbahnniveau über Kontaktanschlussflächen auf dem Keramiksubstrat des Systemträgers 4 verbunden sind. Diese Verbindungen können entweder in Flip-Chip-Technologie hergestellt oder mittels Bonddrahtverbindungen realisiert sein. Jedes der elektronischen Bauteile 2, die vorzugsweise als Halbleiterchips bestehen, weist eine Vielzahl von solchen Kontaktflächen auf jedem der Chips auf und haben dementsprechend viele Verbindungen zu Kontaktanschlussflächen auf dem Keramiksubstrat des Systemträgers 4 im Bereich des Leiterbahnniveaus.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen rechteckförmigen bzw. quadratischen Systemträger 4, der bspw. eine Kantenlänge von jeweils 2 Zoll aufweisen kann. In diesem Fall können bspw. 9 mal 9, d. h. insgesamt 81 elektronische Bauteile 2 auf dem Systemträger 4 montiert sein. Es sind jedoch auch nahezu beliebige andere Formate denkbar mit einer weit höheren Anzahl von elektronischen Bauteilen 2 auf einem einzigen Systemträger. Dieser kann bspw. auch rund ausgeführt sein mit einem gleichen Durchmesser wie ein herkömmlicher Halbleiterwafer, so dass ein solcher in einem gemeinsamen Verarbeitungsverfahren mit einem Systemträger 4 aus Keramiksubstrat zusammengefügt und mit diesem in den typischen Prozessschritten verarbeitet werden kann.
  • Das Keramiksubstrat des Systemträgers 4 kann typischerweise eine zwischen 100 und 600 μm aufweisen; bei dem beispielhaften Systemträger 4 mit einer Kantenlänge von 2 Zoll beträgt die Dicke vorzugsweise ca. 330 μm. Bei mehrlagigen Keramiksubstraten ist die Dicke entsprechend der Anzahl der Lagen ein Mehrfaches der einlagigen Ausführungsform, so dass Keramiken mit innenliegenden passiven Bauelementen bis zu 1000 μm Dicke erreichen können.
  • Am äußeren umlaufenden Rand der ersten Seite 6 des Systemträgers 4 ist ein Metallring 42 erkennbar, auf dem später der Deckel des Formwerkzeugs aufgesetzt wird. Der Metallring 42 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen relativ weichen Metall, um die Druckbelastungen des Formwerkzeugs gut auf dem darunter liegenden Keramiksubstrat verteilen zu können.
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizent von derartigen Keramiksubstraten liegt typischerweise bei ungefähr 6 × 10–6 K–1, wobei bei einem mehrlagigen Systemträger die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der mit Kunststoff beschichteten ersten Seite 6 geringfügig höher liegt als die weiteren Lagen. Auf diese Weise kann während des Transfermolding-Prozesses unter den dabei entstehenden Temperaturen des Kunststoffes von ca. 180°C eine Durchbiegung des Keramiksubstrates an den Rändern nach unten erreicht werden, die nach dem Erkalten des Kunststoffes wieder verschwindet; d. h. bei Raumtemperatur ist das Keramiksubstrat des Systemträgers 4 völlig plan. Der wesentlich höhere thermische Ausdehnungskoeffizient von dem verwendeten Kunststoff von ca. α1 = 11 × 10–6 K–1 im festen Zustand und α2 = 45 × 10–6 K–1 im flüssigen Zustand bewirkt somit eine starke Schwindung des Kunststoffes beim Abkühlen und somit eine Verwölbung in Richtung der ersten Seite 6, die mit dem Kunststoff eine formschlüssige Verbindung bildet.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit aufgesetztem Spritzgusswerkzeug 28. Gleiche Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht mehrfach erläutert. Das Ausmaß bzw. die Dicke des Systemträgers 4 ist in dieser Darstellung der 2 stark vergrößert. Die elektronischen Bauteile 2 bestehen im wesentlichen aus integrierte Schaltungen tragenden Halbleiterchips einer Dicke zwischen 100 und 500 μm, während das Keramiksubstrat eine Dicke zwischen 100 bis zu 1000 μm aufweist.
  • Mit seiner zweiten Seite 8 liegt der Systemträger 4 aus Keramiksubstrat in einer Auflage 32 des Spritzgusswerkzeugs 28, wobei der Systemträger 4 bzw. Nutzen an seinen Rändern vollständig von einem umlaufenden Rahmen der Auflage 32 umfasst wird. Mittig liegt die untere zweite Seite 8 des Systemträgers 4 auf einem erhöhten Bereich der leicht ballig gewölbten Auflage 32 auf. Diese Verwölbung der Auflage 32 ist zur besseren Erkennbarkeit deutlich übertrieben dargestellt. Auf den umlaufenden Metallring 42 am oberen Rand der ersten Seite 6 des Systemträgers 4 wird ein Deckel 30 des Spritzgusswerkzeugs 28 aufgesetzt, so dass unter einer äußeren Druckkraft eine dichtende Auflage zwischen dem umlaufenden Rand des Deckels 30 und dem Metallring 42 entsteht.
  • 3 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung entsprechend 2 mit eingespritzter Kunststoffgussmasse 38. Gleiche Teile wie in den vorstehenden Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert. Der Hohlraum im Deckel 30 ist in dieser Darstellung vollständig mit der durch die Zuführöffnung 36 (in Pfeilrichtung B) eingespritzten Kunststoffgussmasse 38 ausgefüllt, die auf diese Weise auch alle Hohlräume zwischen den elektronischen Bauteilen 2 ausfüllt und diese vollständig umhüllt. Die Kunststoffgussmasse 38 wird unter einem Druck von ca. 8 Mpa vergossen. Zwischen Rand des Deckels 30 und Metallring 42 kann aufgrund der Druckkraft in Pfeilrichtung A keine flüssige Kunststoffgussmasse 38 austreten. Die Kunststoffgussmasse 38 dringt bei dem Spritzgussvorgang in alle Hohlräume ein und bildet eine isolierende Schicht zwischen leitenden Komponenten. Nach dem Abnehmen des Deckels 30 vom Metallring 42 kann der zunächst um die Durchbiegung 44 gewölbte Systemträger 4 aus Keramiksubstrat während des Abkühlens der Kunststoffgussmasse 38 wieder in seine plane Ausgangslage zurückkehren.
  • Die nicht gezeigten integrierten Schaltungen eines elektronischen Bauteils 2 sind über seine Kontaktflächen und eine Bonddrahtverbindung mit Kontaktanschlussflächen auf dem Keramiksubstrat verbunden. Diese Kontaktanschlussflächen sind wiederum mittels Leiterbahnen auf der ersten Seite 6 des Keramiksystemträgers 4 und über Durchkontakte mit Leiterbahnen auf der zweiten Seite 8 zur Umverdrahtung verbunden, wobei eine Lötkontaktfläche im Endbereich der Leiterbahn auf der zweiten Seite 8 einen Kontakthöcker aufnimmt. Diese Kontakthöcker werden durch das Anschmelzen von Lotkugeln auf der Lötkontaktfläche gebildet. Beim abschließenden Zertrennen der Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile mittels Spritzgusstechnik entstehen so einzelne Bauteile mit auf vorbestimmten Positionen angeordneten Außenkontaktflächen oder Kontakthöckern, die auf dem Spritzgussgehäuse auf der zweiten Seite 8 des Systemträgers 4 aus Keramiksubstrat angeordnet sind. Nach dem Zertrennen erhält man die sogenannten CSP (Chip Size Packages).
    • 2
    Elektronisches Bauteil
    4
    Systemträger
    6
    erste Seite
    8
    zweite Seite
    16
    erste Keramiklage
    18
    zweite Keramiklage
    20
    dritte Keramiklage
    22
    erste Metalllage
    24
    zweite Metalllage
    28
    Spritzgusswerkzeug
    30
    Werkzeugoberteil
    32
    Auflage
    36
    Zuführöffnung
    38
    Kunststoffgussmasse (Moldmasse)
    42
    Metallring
    44
    Durchbiegung

Claims (31)

  1. Vorrichtung mit mittels Spritzgusstechnik verpackten elektronischen Bauteilen (2), wobei eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen (2) auf einer ersten Seite (6) eines Systemträgers (4) in vorbestimmten Positionen angeordnet ist und der Systemträger (4) Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen zum Verbinden mit Kontaktflächen der elektronischen Bauteile (2) und Durchkontakte zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern auf einer zweiten Seite (8) aufweist, die der ersten Seite (6) gegenüber liegt, wobei der Systemträger (4) ein Keramiksubstrat ist, das auf der ersten Seite (6) mit einer Kunststoffschicht bedeckt ist, wobei das Keramiksubstrat wenigstens zwei Schichten (16, 18, 20) umfasst, die jeweils unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei eine erste Keramikschicht (16), welche die mit der Kunststoffschicht bedeckte erste Seite (6) des Systemträgers (4) bildet, einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarte wenigstens eine weitere Keramikschicht (18).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (2) vollständig von der Kunststoffschicht umhüllt sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht aus einem duroplastischen Kunststoff gebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht aus Epoxidharz gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz eine Glasfaserverstärkung aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthöcker aus Lotkugeln hergestellt sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% hergestellt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% mit Zusätzen von Magnesiumoxid hergestellt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von wenigstens 96% mit eingelagerten ZrO2-Partikeln hergestellt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumnitrid hergestellt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat ein mehrschichtiges Substrat ist, dessen wenigstens drei Schichten (16, 18, 20) unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht (18) einen höheren Elas tizitätsmodul aufweist als die benachbarten äußeren Schichten (16, 20).
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat ein mehrlagiges Substrat ist, das Keramiklagen (16, 18, 20) und Metalllagen (22, 24) zum Abbau innerer Spannungen aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat ein mehrlagiges Substrat ist, das Keramiklagen (16, 18, 20) und in Leiterbahnen und passive Bauelemente strukturierte Metalllagen (22, 24) aufweist, wobei Durchkontakte die Leiterbahnen und Bauelemente in den unterschiedlichen Metalllagenniveaus selektiv miteinander verbinden.
  14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat einen umlaufenden Metallring (42) am Rand seiner ersten Seite (6) aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 6 × 10–6 K–1 aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α1 = 11 × 10–6 K–1 im festen Zustand und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr α2 = 45 × 10–6 K–1 im verflüssigten Zustand aufweist.
  17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (4) einen quadratischen Grundriss mit einer Kantenlänge von ungefähr 2 Zoll aufweist.
  18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Systemträger (4) 9 mal 9 Halbleiterchips montiert sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (4) eine Fläche umfasst, die einem Halbleiterwafer entspricht.
  20. Spritzgusswerkzeug (28) zum Verpacken elektronischer Bauteile (2), die auf einer ersten Seite (6) eines Systemträgers (4) in vorbestimmten Positionen angeordnet sind, wobei das Spritzgusswerkzeug (28) eine verwölbte Auflage (32) mit einem umlaufenden Rahmen zur Aufnahme des Systemträgers (4) aufweist, so dass der Systemträger (4) in der Auflage (32) aufliegen kann, die leicht gewölbt und in der Mitte der Auflage (32) erhöht ist.
  21. Spritzgusswerkzeug (28) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Auflage (32) aufgenommene Systemträger (4) mittels eines aufgesetzten Werkzeugoberteils (30) des Spritzgusswerkzeugs (28) an seinen äußeren Rändern nach unten biegbar ist.
  22. Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen unter Verwendung des Spritzgusswerkzeugs (28) nach Anspruch 20 oder 21 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Systemträgers (4) mit Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen und Durchkontakten zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kon takthöckern auf vorbestimmten Positionen, wobei als Systemträger (4) ein mehrschichtiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, dessen wenigstens zwei Schichten (16, 18, 20) unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei eine erste Keramikschicht (16), welche die mit der Kunststoffschicht zu bedeckende erste Seite (6) des Systemträgers (4) bildet, einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarte wenigstens eine weitere Keramikschicht (18), – Bereitstellen eines die Gehäuseform bildenden Spritzgusswerkzeuges (28), – dichtendes Aufpressen des Spritzgusswerkzeuges (28) auf einen Randbereich des Systemträgers (4), – Einspritzen einer Kunststoffgussmasse (38) in den Hohlraum zwischen Spritzgusswerkzeug (28) und Bauteile tragender erster Seite (6) des Systemträgers (4), – Aufbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern in vorbestimmten Positionen einer zweiten Seite (8) des Systemträgers (4), – Vereinzeln der elektronischen Bauteile (2) mit angegossenem Gehäuse.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Systemträger (4) ein mehrschichtiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, dessen wenigstens drei Schichten (16, 18, 20) unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht (18) einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als die benachbarten äußeren Schichten (16, 20).
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (4) beim Spritzgussprozess durch den Kontakt mit dem verflüssigten Kunststoff verformt wird und nach dessen Erstarren wieder plan wird.
  25. Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen unter Verwendung des Spritzgusswerkzeugs (28) nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Systemträgers (4) aus Keramiksubstrat mit Leiterbahnen, Kontaktanschlussflächen und Durchkontakten zum Anbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern auf vorbestimmten Positionen, – Bereitstellen eines die Gehäuseform bildenden Spritzgusswerkzeuges (28), – dichtendes Aufpressen des Spritzgusswerkzeuges (28) auf einen Randbereich des Systemträgers (4), wobei der Systemträger (4) durch Aufpressen des Spritzgusswerkzeuges (28) an seinen Randbereich nach unten gebogen wird, – Einspritzen einer Kunststoffgussmasse (38) in den Hohlraum zwischen Spritzgusswerkzeug (28) und Bauteile tragender erster Seite (6) des Systemträgers (4), – Aufbringen von Außenkontaktflächen und/oder Kontakthöckern in vorbestimmten Positionen einer zweiten Seite (8) des Systemträgers (4), – Vereinzeln der elektronischen Bauteile (2) mit angegossenem Gehäuse.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die das Gehäuse bildende Kunststoffgussmasse (38) auf den verformten Systemträger (4) aufgespritzt wird und dass dieser nach der Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug (28) durch Schwinden der Kunststoffmasse (38) wieder eine annähernd plane Kontur annimmt.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthöcker durch Aufschmelzen von Lotkugeln hergestellt werden.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Systemträger (4) ein mehrlagiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, das aus Keramiklagen (16, 18, 20) und Metalllagen (22, 24) zum Abbau innerer Spannungen hergestellt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Systemträger (4) ein mehrlagiges Keramiksubstrat eingesetzt wird, das aus Keramiklagen (16, 18, 20) und aus in Leiterbahnen und passive Bauelemente strukturierte Metalllagen (22, 24) hergestellt ist, wobei die Leiterbahnen und Bauelemente in den unterschiedlichen Metalllagenniveaus mittels Durchkontakten selektiv miteinander verbunden werden.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von mindestens 96% hergestellt wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat aus feinkörnigem Aluminiumoxid (Al2O3) mit einer Reinheit von mindestens 96% mit Zusätzen von Magnesiumoxid und/oder mit eingelagerten ZrO2-Partikeln hergestellt wird.
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