DE102005020016B4 - Method for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangement - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleiterchips (5''; 5''') mit einer Oberfläche, die einen Membranbereich (55; 55') und einen Peripheriebereich aufweist, wobei der Peripheriebereich einen Montagebereich (MB) aufweist; Montieren des Montagebereichs (MB) des Halbleiterchips (5''; 5''') in Flip-Chip-Technik auf einer Oberfläche eines Trägers (1) derart, dass eine Kante (K) an der Oberfläche des Trägers (1) zwischen dem Montagebereich (MB) und dem Membranbereich (55) liegt; Unterfüllen des Montagebereichs (MB) mit einer Unterfüllung (28), wobei die Kante (K) als Abrissbereich für die Unterfüllung (28) dient, so dass keine Unterfüllung (28) in den Membranbereich (55) gelangt; Bereitstellen einer Profileinrichtung (150; 160), welche einen weiteren Montagebereich (MB') und einen Einbettungsbereich (155; 165) zum zumindest teilweisen Einbetten des Halbleiterchips (5''; 5''') aufweist; Montieren des weiteren Montagebereichs (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) derart, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') zumindest teilweise in der Profileinrichtung (150; 160) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') in die Profileinrichtung (150; 160) oder die Profileinrichtung (150; 160) auf dem Träger (1) mit dem Halbleiterchip (5''; 5''') eingeklipst wird.A method of mounting semiconductor chips, comprising the steps of: providing a semiconductor chip (5 ''; 5 '' ') having a surface having a diaphragm region (55; 55') and a peripheral region, said peripheral region having a mounting region (MB); Mounting the mounting area (MB) of the semiconductor chip (5 '', 5 '' ') in flip-chip technique on a surface of a carrier (1) such that an edge (K) on the surface of the carrier (1) between the Assembly area (MB) and the membrane area (55) is located; Underfilling of the mounting area (MB) with an underfill (28), wherein the edge (K) serves as a tear-off area for the underfill (28), so that no underfill (28) enters the membrane area (55); Providing a profile device (150; 160) which has a further mounting region (MB ') and an embedding region (155; 165) for at least partially embedding the semiconductor chip (5' '; 5' ''); Mounting the further mounting region (MB ') of the profile device (150; 160) on the surface of the carrier (1) in such a way that the semiconductor chip (5' '; 5' '') is at least partially embedded in the profile device (150; 160) , characterized in that the semiconductor chip (5 '', 5 '' ') in the profile device (150; 160) or the profile device (150; 160) on the carrier (1) with the semiconductor chip (5' '; 5' ' ') is clipped.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechende Halbleiterchipanordnung.The present invention relates to a method for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement.

Die ältere Anmeldung DE 10 2004 011 203 A1 offenbart verschiedene Beispiele für Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende Halbleiterchipanordnungen, von denen nachstehend zwei Beispiele näher erläutert werden.The older registration DE 10 2004 011 203 A1 discloses various examples of methods for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangements, of which two examples are explained in more detail below.

3 ist ein erstes Beispiel für ein Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechenden Halbleiterchipanordnung in Querschnittsansicht. 3 FIG. 10 is a first example of a method of mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip device in a cross-sectional view.

Beim Beispiel gemäss 3 ist ein Träger 10 als Teil eines Premoldgehäuses 10 aus Kunststoffvorgesehen, aus dem seitlich ein darin eingeformter Leadframe 8 herausragt. Das Premoldgehäuse 10 weist eine Aussparung 11 auf, neben der ein mikromechanischer Silizium-Drucksensorchip 5 in Flip-Chip-Technik überhängend montiert ist. Der Sensorchip 5 weist piezoresistive Wandlerelemente 51 auf, die auf einer Membran 55 untergebracht sind, und eine integrierte Schaltung 52 zur Verarbeitung der Sensorsignale. Zur Herstellung der Membran 55 wird eine Kaverne 58 auf der Rückseite des betreffenden Silizium-Drucksensorchips 5 eingebracht, beispielsweise durch anisotropes Ätzen, z. B. mit KOH oder TMAH. Alternativ kann die Membran 55 auch durch Trench-Ätzen hergestellt werden.In the example according to 3 is a carrier 10 as part of a premold housing 10 made of plastic, from the side of a molded therein leadframe 8th protrudes. The premold housing 10 has a recess 11 on, next to a micromechanical silicon pressure sensor chip 5 mounted in flip-chip technology overhanging. The sensor chip 5 has piezoresistive transducer elements 51 on that on a membrane 55 are housed, and an integrated circuit 52 for processing the sensor signals. For the preparation of the membrane 55 becomes a cavern 58 on the back of the relevant silicon pressure sensor chip 5 introduced, for example by anisotropic etching, z. With KOH or TMAH. Alternatively, the membrane 55 also be prepared by trench etching.

Zur Montage werden Bondpads 53 des Sensorchips 5 mittels einer Lot- oder Klebeverbindung, z. B. Lotkügelchen 26, in einem Montagebereich MB auf (nicht gezeigte) Bondpads des Premoldgehäuses 10 gelötet. Der Montagebereich MB weist zusätzlich eine Unterfüllung 28 aus einem isolierenden Kunststoffmaterial auf, wobei die Kante K der Aussparung 11, die zwischen Monatgebereich MB und Membranbereich 55 liegt, als Abrisskante für die Unterfüllung 28 beim Montageprozess dient. Die Abrisskante K sorgt dafür, dass die Unterfüllung 28 nicht in bzw. unter den Membranbereich 55 gelangen kann. Der Membranbereich 55 des Sensorchips 5 ragt dadurch seitlich neben dem streifenförmigen Montagebereich MB hinaus, so dass das Druckmedium ungestört an den Membranbereich 55 gelangen kann.For mounting, bond pads 53 of the sensor chip 5 by means of a solder or adhesive connection, for. B. solder balls 26 in a mounting area MB on bond pads (not shown) of the premold housing 10 soldered. The mounting area MB additionally has an underfill 28 of an insulating plastic material, wherein the edge K of the recess 11 ranging between month range MB and membrane range 55 lies, as a trailing edge for the underfill 28 during the assembly process. The trailing edge K ensures that the underfill 28 not in or under the membrane area 55 can get. The membrane area 55 of the sensor chip 5 thereby protrudes laterally next to the strip-shaped mounting area MB, so that the pressure medium undisturbed to the membrane area 55 can get.

Der Sensorchip 5 ist im Membranbereich 55 auf der Oberfläche durch eine (nicht gezeigte) Sicht, z. B. eine Nitridschicht, passiviert, die als sicherer Medienschutz wirkt. Im Montagebereich MB ist der Sensorchip 5 durch die Unterfüllung 28 vor Korrosion geschützt. Der Montagebereich MB ist wesentlich kleiner als die Gesamtfläche des Sensorchips 5, woraus ein sprungbrettartiger Aufbau resultiert. Auch erstreckt sich die Aussparung 11 über die Breitenausdehnung des Sensorchips 5 hinaus.The sensor chip 5 is in the membrane area 55 on the surface by a (not shown) view, z. As a nitride layer, passivated, which acts as a secure media protection. In the mounting area MB is the sensor chip 5 through the underfill 28 protected against corrosion. The mounting area MB is substantially smaller than the total area of the sensor chip 5 , resulting in a springboard-like structure. Also, the recess extends 11 about the width of the sensor chip 5 out.

Beim vorliegenden Beispiel ist der Sensorchip 5 rückseitig auf einem Glassockel 140'' gebondet, der relativ dünn sein kann, da das seitliche Hinausragen des Sensorchips 5 neben dem streifenförmigen Montagebereich MB bereits den Abbau der Spannung ermöglicht, die durch unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten von Silizium und Glas an der Verbindung mit den Lotkügelchen 26 und der Unterfüllung 28 entsteht.In the present example, the sensor chip 5 on the back on a glass base 140 '' Bonded, which can be relatively thin, since the lateral protruding of the sensor chip 5 in addition to the strip-shaped mounting area MB already allows the degradation of the voltage caused by different coefficients of thermal expansion of silicon and glass at the junction with the Lotkügelchen 26 and the underfill 28 arises.

Der minimale Abstand des Leadframes 8 im Montagebereich MB des Sensorchips 5 ist meist größer als der minimale Abstand der Bondpads 53 auf dem Sensorchip 5. Da aber nur wenig Bondpads 53 auf dem Sensorchip 5 nötig sind, z. B. vier Stück für den Anschluß einer Wheatston'schen Messbrüeke, können diese so weit wie nötig voneinander entfernt plaziert werden.The minimum distance of the leadframe 8th in the mounting area MB of the sensor chip 5 is usually greater than the minimum distance of the bond pads 53 on the sensor chip 5 , But there are only a few bond pads 53 on the sensor chip 5 are necessary, for. B. four pieces for the connection of a Wheatstone's Messbrüeke, they can be placed as far away from each other as necessary.

Schliesslich weist das Premoldgehäuse 10 einen ringförmigen Seitenwandbereich 10a auf, an dessen Oberseite ein Deckel 20 mit einer Durchgangsöffnung 15a für den anzulegenden Druck 10 vorgesehen ist. Aufgund der Tatsache, dass der Sensorchip 5 durch die Flip-Chip-Montage auf der dem Montagebereich gegenüberliegenden Seite des Peripheriebereichs von der Oberseite des Premoldgehäuses 10 beabstandet ist, wird eine problemlose Übertragung des angelegten Drucks P auf den Membranbereich 55 gewährleistet.Finally, the premold housing has 10 an annular side wall portion 10a on top of which a lid 20 with a passage opening 15a for the pressure to be applied 10 is provided. Due to the fact that the sensor chip 5 by the flip-chip mounting on the side opposite the mounting area of the peripheral region of the top of the premold housing 10 is a smooth transfer of the applied pressure P on the membrane area 55 guaranteed.

4 ist ein zweites Beispiel für ein Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechenden Halbleiterchipanordnung in Querschnittsansicht. 4 FIG. 15 is a second example of a method of mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip device in a cross-sectional view.

Auch bei der in 4 gezeigten dritten Ausführungsform ist der Sensorchip 5' ein oberflächenmikromechanischer Sensorchip, welcher beispielsweise gemäß dem in der DE 100 32 579 A1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde und eine integrierte Kaverne 58' über einem Membranbereich 55' aufweist. Also at the in 4 the third embodiment shown is the sensor chip 5 ' a surface micromechanical sensor chip, which, for example, according to the in the DE 100 32 579 A1 described method was prepared and an integrated cavern 58 ' over a membrane area 55 ' having.

Bei diesem Beispiel ist der Glassockel vollständig weggelassen, was einen besonders platzsparenden Aufbau und einen entsprechend niedrigen Seitenwandbereich 10a ermöglicht. Die Montage mittels der Lotkügelchen 26 und der Unterfüllung 28 ist dieselbe wie beim vorherigen Beispiel.In this example, the glass base is completely omitted, which is a particularly space-saving design and a correspondingly low side wall area 10a allows. Assembly by means of solder balls 26 and the underfill 28 is the same as the previous example.

Im Unterschied zum vorherigen Beispiel weist der Deckel 20' einen Druckanschlussstutzen 21 auf, in dessen Durchgangsöffnung 15b ein optionales Filter 22 eingebaut sein kann, das verhindert, dass Partikel oder flüssige Medien ins Innere der Sensorverpackung gelangen können. So kann beispielsweise verhindert werden, dass Wasser eindringt, welches beim Gefrieren den Sensorchip 5' absprengen und damit zerstören könnte.Unlike the previous example, the lid points 20 ' a pressure connection piece 21 in, in its passage opening 15b an optional filter 22 can be installed, which prevents particles or liquid media can get inside the sensor package. For example, it can be prevented that water penetrates, which freezes the sensor chip 5 ' could break off and destroy it.

Einen ähnlichen Aufbau wie die oben erläuterten Drucksensorchips 5, 5' weisen Sensorchips für einen Luftmassenmesser nach dem thermoelektrischen Wandlerprinzip auf. Bei derartigen Luftmassenmesser-Sensorchips wird in einer dünnen, schlecht wärmeleitenden Membran durch einen Heizer ein definiertes Temperaturprofil erzeugt, dessen Änderung, beispielsweise durch einen Luftstrom, eine Widerstandsänderung in Widerständen erzeugt, die in der Nähe des Heizers angeordnet sind. Im Falle einer symmetrischen Widerstandsanordnung um den Heizer ist es möglich, die Strömungsrichtung und somit auch Pulsationen des Umgebungsmediums zu erkennen.A similar structure as the above-described pressure sensor chips 5 . 5 ' have sensor chips for an air mass meter on the thermoelectric converter principle. In such air mass sensor sensor chips, a defined temperature profile is produced in a thin, poorly heat-conducting membrane by a heater whose change, for example due to an air flow, produces a resistance change in resistors which are arranged in the vicinity of the heater. In the case of a symmetrical resistance arrangement around the heater, it is possible to detect the flow direction and thus also pulsations of the surrounding medium.

Die Aufbau- und Verbindungstechnik erfolgt bei derartigen Luftmassenmesser-Sensorchips meist durch Kleben des Sensorchips auf einen Halter, beispielsweise ein Blech mit einem Strömungsprofil, und Drahtbonden zur Herstellung einer elektrischen Verbindung von Sensorchip und Auswerteschaltung (Hybrid- oder Leiterplatte).The construction and connection technology is carried out in such air mass sensor sensor chips usually by gluing the sensor chip on a holder, such as a metal sheet with a flow profile, and wire bonding for producing an electrical connection of the sensor chip and evaluation circuit (hybrid or circuit board).

Ein Problem dieses Konzeptes liegt darin, dass die elektrischen Leitungen (Bondpads auf Chip und Leiterplatte, Bonddrähte) geschützt werden müssen, was in der Regel mit einem Gel erfolgt. Dieses Gel darf jedoch nicht auf die sensitive Fläche des Sensorchips geraten, muss allerdings die elektrischen Leitungen sicher schützen. Dazu ist ein gewisser Abstand nötig, in dem das Gel durch das Schwert daran gehindert wird, auf den Chip zu fließen. Dieser notwendige Abstand hat die Konsequenz, dass der Sensorchip größer ausgelegt werden muss.A problem of this concept is that the electrical lines (bond pads on chip and circuit board, bonding wires) must be protected, which is usually done with a gel. However, this gel must not get on the sensitive surface of the sensor chip, but must protect the electrical lines safely. This requires a certain distance, in which the gel is prevented by the sword from flowing onto the chip. This necessary distance has the consequence that the sensor chip has to be made larger.

Auch ist die Anbringung von Strömungsprofilen an den Luftmassenmesser-Sensoren problematisch.Also, the attachment of airfoils on the air mass sensor is problematic.

In der Schrift DE 198 10 060 A1 wird ein Verfahren zur Verbindung eines Bauelements mit einem Substrat beschrieben, bei dem das Substrat eine Öffnung aufweist und das Bauelement über der Öffnung in dem Substrat angeordnet wird. Dabei werden das Bauelement und das Substrat mittels eines Lotmaterials derart miteinander verbunden, dass sich zwischen dem Bauelement und dem Substrat ein Zwischenraum einstellt.In Scripture DE 198 10 060 A1 For example, there is described a method of connecting a device to a substrate, wherein the substrate has an opening and the device is placed over the opening in the substrate. In this case, the component and the substrate are connected to each other by means of a solder material in such a way that a gap is established between the component and the substrate.

Aus der Schrift DE 100 50 364 A1 ist ebenfalls eine Verbindung zwischen einem Sensorsubstrat und einem als Trägersubstrat dienendem Signalverarbeitungssubstrat bekannt. Durch Kontakthügel zwischen den beiden Substraten sowie einer außerhalb der Verbindung vorgesehenen Barriere wird ein Außenumfangsbereich definiert, der mit einem Abdichtharz verfüllt wird. Hierdurch kann zwischen dem Sensorsubtrat und dem Signalverarbeitungssubstrat ein hermetisch verschlossener Raum gebildet werden.From the Scriptures DE 100 50 364 A1 Also, a connection between a sensor substrate and a signal processing substrate serving as a carrier substrate is known. By bump between the two substrates and a barrier provided outside the compound, an outer peripheral region is defined, which is filled with a sealing resin. As a result, a hermetically sealed space can be formed between the sensor substrate and the signal processing substrate.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips mit den Merkrmalen des Anspruchs 1 und die entsprechende Halbleiterchipanordnung gemäss Anspruch 7 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass ein kostengünstiger, stabiler Aufbau ermöglicht wird, wobei ein kleinerer Halbleiterchip verwendet werden kann, da die elektrischen Verbindungen medienresistent verlegt werden können.The inventive method for mounting semiconductor chips with the features of claim 1 and the corresponding semiconductor chip arrangement according to claim 7 have over the known approaches to the advantage that a cost-effective, stable construction is made possible, wherein a smaller semiconductor chip can be used, since the electrical connections media-resistant can be laid.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht in einer überhängenden Aufbauweise eines Sensorchips auf einem Träger mittels einer Flip-Chip-Montagetechnik, wobei eine mechanische Entkopplung des Sensorchips durch das seitliche Überhängen vorgesehen ist und eine Profileinrichtung für zusätzliche Stabilität und Formgebung sorgt. Durch die Flip-Chip-Technik wird der Halbleiterchip auf dem Träger elektrisch und mechanisch befestigt. Der sensitive Teil des Halbleiterchips ragt seitlich über den Träger hinaus, beispielsweise in einen Strömungskanal, falls es sich um einen Luftmassenmesser-Sensorchip handelt.The idea underlying the present invention is an overhanging structure of a sensor chip on a carrier by means of a flip-chip mounting technique, wherein a mechanical decoupling of the sensor chip is provided by the lateral overhanging and provides a profile device for additional stability and shape. The flip-chip technology makes the semiconductor chip on the carrier electrically and mechanically attached. The sensitive part of the semiconductor chip projects laterally beyond the carrier, for example into a flow channel, in the case of an air mass sensor sensor chip.

Vorhandene Herstellungsprozesse können größtenteils beibehalten werden, wie z. B. der Halbleiterprozess für die Sensorkomponenten und/oder Auswerteschaltungskomponenten bzw. für Sensorgehäuseteile.Existing manufacturing processes can largely be maintained, such. B. the semiconductor process for the sensor components and / or evaluation circuit components or sensor housing parts.

Es können sowohl bulk- als auch oberflächenmikromechanisch hergestellte Sensorchips verwendet werden. Eine einfache Montage der Profileinrichtung, beispielsweise durch Kleben und/oder Einklipsen, ist möglich.Both bulk and surface micromechanically produced sensor chips can be used. A simple assembly of the profile device, for example by gluing and / or clipping, is possible.

Für die Montage des Sensorchips ist kein Gel wie beim Stand der Technik notwendig. Weiterhin ist ein Synergieeffekt bei der Flip-Chip-Montage mit beispielsweise einem Reifendrucksensor möglich.For the assembly of the sensor chip no gel is necessary as in the prior art. Furthermore, a synergy effect in the flip-chip assembly with, for example, a tire pressure sensor is possible.

Ein elektrisches Vormessen im Wafer-Verbund ist möglich, ebenso wie ein Bandendeabgleich nach der Montage auf dem Träger. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ebenfalls einen platzsparenden Aufbau von Sensorchip und Auswerteschaltung.An electrical pre-measurement in the wafer composite is possible, as well as a tape end balance after mounting on the carrier. The inventive method also allows a space-saving design of sensor chip and evaluation circuit.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.In the dependent claims are advantageous developments and improvements of the respective subject of the invention.

Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist im Montagebereich eine Mehrzahl von Bondpads vorgesehen, welche über eine leitfähige Lot- oder Klebeverbindung auf entsprechenden Leiterbahnen auf der Oberfläche des Trägers montiert sind.According to a preferred refinement, a plurality of bond pads are provided in the mounting region, which are mounted on corresponding conductor tracks on the surface of the carrier via a conductive solder or adhesive connection.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Profileinrichtung eine grabenförmige Aussparung auf, in die der Halbleiterchip unter Verwendung einer ersten Klebeschicht montiert ist.According to a further preferred development, the profile device has a trench-shaped recess into which the semiconductor chip is mounted using a first adhesive layer.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Profileinrichtung eine ringförmige Durchgangsöffnung auf, in die der Halbleiterchip unter Verwendung einer zweiten Klebeschicht montiert ist.According to a further preferred development, the profile device has an annular passage opening into which the semiconductor chip is mounted using a second adhesive layer.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der weitere Montagebereich der Profileinrichtung auf der Oberfläche des Trägers unter Verwendung einer dritten Klebeschicht montiert.According to a further preferred development, the further mounting region of the profiling device is mounted on the surface of the carrier using a third adhesive layer.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Halbleiterchip in die Profileinrichtung oder die Profileinrichtung auf dem Träger mit dem Halbleiterchip eingeklipst.According to a further preferred development, the semiconductor chip is clipped into the profile device or the profile device on the carrier with the semiconductor chip.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Halbleiterchip ein Massenströmungsmesser-Sensorchip und die Profileinrichtung eine sich in mindestens eine Richtung verjüngende Strömungs-Profileinrichtung.According to a further preferred refinement, the semiconductor chip is a mass flow meter sensor chip and the profile device is a flow profile device that tapers in at least one direction.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es illustrieren:It illustrate:

1a–c eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Montieren von Halbleiterchips und einer entsprechenden Halbleiterchipanordnung in seitlicher bzw. ebener bzw. frontaler Querschnittsansicht; 1a C shows a first embodiment of the method according to the invention for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement in a lateral or frontal cross-sectional view;

2a–c eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Montieren von Halbleiterchips und einer entsprechenden Halbleiterchipanordnung in seitlicher bzw. ebener bzw. frontaler Querschnittsansicht; 2a C shows a second embodiment of the method according to the invention for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement in lateral or frontal cross-sectional view;

3 ein erstes Beispiel für ein bekanntes Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechende Halbleiterchipanordnung in Querschnittsansicht; und 3 a first example of a known method for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip assembly in cross-sectional view; and

4 ein zweites Beispiel für ein bekanntes Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechende Halbleiterchipanordnung in Querschnittsansicht. 4 A second example of a known method for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement in cross-sectional view.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components.

1a–c zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und einer entsprechenden Halbleiterchipanordnung in seitlicher bzw. ebener bzw. frontaler Querschnittsansicht. 1a 5 c show a first embodiment of the method according to the invention for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement in a lateral or frontal cross-sectional view.

In 1a bezeichnet Bezugszeichen 5'' einen Luftmassenmesser-Sensorchip, welcher analog aufgebaut ist zu den oben beschriebenen Sensorchips 5 bzw. 5', allerdings eine nicht gezeigte Heizeinrichtung, thermoempfindliche Widerstände 51' sowie eine entsprechende Auswerteschaltung 52' aufweist. Wie bereits oben erwähnt, wird durch die nicht gezeigte Heizeinrichtung ein definiertes Temperaturprofil erzeugt, dessen Änderung, beispielsweise durch einen Luftstrom, eine Widerstandsänderung in den Widerständen 51' erzeugt, die durch die integrierte Auswerteschaltung 52' ausgewertet wird.In 1a denotes reference numeral 5 '' an air mass sensor chip, which is constructed analogously to the sensor chips described above 5 respectively. 5 ' , but a heater, not shown, thermosensitive resistors 51 ' and a corresponding evaluation circuit 52 ' having. As already mentioned above, a defined temperature profile is generated by the heating device, not shown, whose change, for example by an air flow, a change in resistance in the resistors 51 ' generated by the integrated evaluation circuit 52 ' is evaluated.

Der Sensorchip 5'' wird beispielsweise durch Au-Plating und Aufbringen von Lotkügelchen 26 auf die Bondpads 53 für die Flip-Chip-Montage vorbereitet. Anschließend wird er in dem Montagebereich MB auf einem Träger 1, z. B. einem Hybrid oder einer Leiterplatte, ”face down” montiert. Dabei erfolgt ein Reflow-Löten, damit die Lotkügelchen 26 auf dem Sensorchip 5'' sich mit Leiterbahnen 100 bzw. 101 auf dem Träger 1 verbinden. Nach dem Lötprozess wird zur mechanischen Stabilität eine Unterfüllung 28, beispielsweise ein elastischer Klebstoff, unter den Sensorchip 5'' gebracht, wobei die Unterfüllung 28 die Leiterbahnen 100, 101, die Lotkügelchen 26 und die Bondpads 53 abdeckt und damit für eine gute Medienresistenz der elektrischen Verbindungen sorgt. Die Kante K dient wie beim obigen Beispiel gemäss 3 als Abrisskante für die Unterfüllung 28 beim Montageprozess. Die Abrisskante K sorgt dafür, dass die Unterfüllung 28 nicht in bzw. unter den Membranbereich 55 gelangen kann.The sensor chip 5 '' for example, by Au plating and applying Lotkügelchen 26 on the bondpads 53 prepared for flip-chip mounting. Subsequently, he is in the mounting area MB on a support 1 , z. B. a hybrid or a printed circuit board, "face down" mounted. This is a reflow soldering, so that the solder balls 26 on the sensor chip 5 '' with tracks 100 respectively. 101 on the carrier 1 connect. After the soldering process, an underfill is added to the mechanical stability 28 For example, an elastic adhesive under the sensor chip 5 '' brought, with the underfill 28 the tracks 100 . 101 , the solder balls 26 and the bondpads 53 covers and thus ensures good media resistance of the electrical connections. The edge K serves as in the above example according to 3 as a trailing edge for the underfill 28 during the assembly process. The trailing edge K ensures that the underfill 28 not in or under the membrane area 55 can get.

Der Sensorchip 5'' ist dadurch derart auf dem Träger 1 befestigt, dass er seitlich übersteht und in einen Strömungskanal ragen kann, in dem eine Strömung ST an ihn angelegt wird, beispielsweise in einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors.The sensor chip 5 '' is thus on the support 1 attached so that it protrudes laterally and can protrude into a flow channel in which a flow ST is applied to him, for example, in an intake manifold of an internal combustion engine.

Eine Strömungsprofileinrichtung 150, beispielsweise aus Blech oder aus Kunststoff, wird nach Montage des Sensorchips 5'' auf den Träger 1 über der Rückseite des Sensorchips 5'' und auf der Oberseite des Trägers 1 in einem weiteren Montagebereich MB' vorzugsweise durch Kleben, Löten oder Klipsen angebracht. Beim vorliegenden Beispiel geschieht dies durch eine erste Klebeschicht 151, welche den Sensorchip 5'' mit der Strömungsprofileinrichtung 150 in einer grabenförmigen Aussparung 155 verbindet, und eine zweite Klebeschicht 152, welche die Strömungsprofileinrichtung 150 im weiteren Montagebereich MB' mit der Oberfläche des Trägers 1 verbindet. Die derart befestigte Strömungsprofileinrichtung 150 sorgt für eine gute Umströmung der Membran 55 auf dem Sensorchip 5'' und für eine stabile Halterung.A flow profile device 150 , For example, made of sheet metal or plastic, after mounting the sensor chip 5 '' on the carrier 1 over the back of the sensor chip 5 '' and on top of the carrier 1 in a further mounting area MB 'preferably attached by gluing, soldering or clipping. In the present example, this is done by a first adhesive layer 151 which the sensor chip 5 '' with the airfoil device 150 in a trench-shaped recess 155 connects, and a second adhesive layer 152 which the flow profile device 150 in the further mounting area MB 'with the surface of the carrier 1 combines. The thus attached flow profile device 150 ensures a good flow around the membrane 55 on the sensor chip 5 '' and for a stable mount.

Die anderweitige Funktion des derart aufgebauten Luftmassensensors ist analog zum Stand der Technik ausführbar und wird daher hier nicht weiter erläutert.The other function of the air mass sensor constructed in this way can be carried out analogously to the prior art and will therefore not be explained further here.

1b und 1c zeigen die in 1a dargestellte Halbleiterchipanordnung in ebener bzw. frontaler Querschnittsansicht. Insbesondere 1c ist die polygonale Ausgestaltung der Oberfläche der Strömungsprofileinrichtung 150 entnehmbar, die sich nach oben hin verjüngt und strömungsdynamisch an die vorgesehenen Verhältnisse angepasst ist. 1b and 1c show the in 1a illustrated semiconductor chip assembly in a plane or frontal cross-sectional view. Especially 1c is the polygonal configuration of the surface of the airfoil device 150 removable, which tapers towards the top and is fluidically adapted to the intended conditions.

2a–c zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und einer entsprechenden Halbleiterchipanordnung in seitlicher bzw. ebener bzw. frontaler Querschnittsansicht. 2a 5 c show a second embodiment of the method according to the invention for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement in a lateral or frontal cross-sectional view.

Bei der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ist der Luftmassenmesser-Sensorchip 5''' analog zum mikromechanischen Sensorchip 5' aufgebaut, welcher aus der DE 100 32 579 A1 bekannt ist. Insbesondere weist er eine integrierte Kaverne 58' über einem Membranbereich 55' auf. Auch hier ist die Heizeinrichtung nicht gezeigt, wobei die thermoempfindlichen Widerstände 51' und die Auswerteschaltung 52' denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.At the in 2 illustrated second embodiment is the air mass sensor sensor chip 5 ''' analogous to the micromechanical sensor chip 5 ' built, which from the DE 100 32 579 A1 is known. In particular, it has an integrated cavern 58 ' over a membrane area 55 ' on. Again, the heater is not shown, with the thermosensitive resistors 51 ' and the evaluation circuit 52 ' correspond to those of the first embodiment.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Strömungsprofileinrichtung 160 bei dieser Ausführungsform mit einer ringförmigen Durchgangsöffnung 165 ausgeführt, in die der Sensorchip 5''' mit einer ersten Klebeschicht 161 eingeklebt ist. Eine zweite Klebeschicht 162 verbindet die Strömungsprofileinrichtung 160 mit der Oberfläche des Trägers 1 analog wie bei der ersten Ausführungsform.In contrast to the first embodiment, the flow profile device 160 in this embodiment with an annular passage opening 165 executed, in which the sensor chip 5 ''' with a first adhesive layer 161 is glued. A second adhesive layer 162 connects the airfoil device 160 with the surface of the carrier 1 analogous to the first embodiment.

Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Strömungsprofileinrichtung 160 seitlich des Sensorchips 5''' abgeflacht, verjüngt sich also nach oben hin, was den erwähnten vorteilhaften strömungsdynamischen Effekt erbringt. Durch die Ausführung der Strömungsprofileinrichtung 160 mit der Durchgangsöffnung 165 im Bereich des Sensorchips 5''' ist es weiterhin möglich, die Strömungsprofileinrichtung 160 flacher auszuführen.As in the first embodiment, the airfoil device is 160 at the side of the sensor chip 5 ''' flattened, so tapers upwards, which provides the mentioned advantageous flow dynamic effect. By the execution of the flow profile device 160 with the passage opening 165 in the area of the sensor chip 5 ''' it is still possible, the airfoil device 160 flatten out.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch in anderer Weise ausführbar.Although the present invention has been explained above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but also executable in other ways.

Im obigen Beispiel wurden nur resistive Sensorstrukturen betrachtet. Die Erfindung ist jedoch auch für kapazitive oder sonstige Sensorstrukturen geeignet, bei denen Membranen und Profileinrichtungen verwendet werden.In the above example, only resistive sensor structures were considered. However, the invention is also suitable for capacitive or other sensor structures in which membranes and profile devices are used.

Vorzugsweise besteht der Membranbereich 55 bzw. 55' aus einer schlecht wärmeleitenden Schicht, z. B. einem Dielektrikum-Material wie Siliziumoxid, -nitrid oder einer Kombination davon.Preferably, the membrane area exists 55 respectively. 55 ' from a poorly heat-conductive layer, for. A dielectric material such as silicon oxide, nitride or a combination thereof.

Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende HalbleiterchipanordnungMethod for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangement

Bezugszeichenliste: 1 Träger 5, 5', 5''; 5''' Sensorchip 51 Piezowiderstand 51' thermoempfindlicher Widerstand 52, 52' integrierte Schaltung 53 Bondpad 55, 55' Membran 140'' Glassockel 58, 58' Kaverne 15a, 15b Durchgangsöffnung 20, 20' Deckel 26 Lotkügelchen 28 Unterfüllung 10 Premoldgehäuse 10a Seitenwandbereich 8 Leadframe 11 Aussparung K Kante 21 Druckanschlussstutzen 22 Filter MB Montagebereich MB' weiterer Montagebereich 150, 160 Strömungsprofileinrichtung 151, 161 erste Klebeschicht 152, 162 zweite Klebeschicht 155 Einsenkung 165 Durchgangsöffnung P Druck ST Strömung LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 carrier 5, 5 ', 5 "; 5 ''' sensor chip 51 piezoresistive 51 ' thermosensitive resistor 52, 52 ' integrated circuit 53 bonding pad 55, 55 ' membrane 140 '' Wedgebase 58, 58 ' cavern 15a, 15b Through opening 20, 20 ' cover 26 solder balls 28 underfilling 10 premold housing 10a Sidewall region 8th leadframe 11 recess K edge 21 Pressure connection piece 22 filter MB assembly area MB ' additional mounting area 150, 160 Flow profile setup 151, 161 first adhesive layer 152, 162 second adhesive layer 155 depression 165 Through opening P print ST flow

Claims (12)

Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleiterchips (5''; 5''') mit einer Oberfläche, die einen Membranbereich (55; 55') und einen Peripheriebereich aufweist, wobei der Peripheriebereich einen Montagebereich (MB) aufweist; Montieren des Montagebereichs (MB) des Halbleiterchips (5''; 5''') in Flip-Chip-Technik auf einer Oberfläche eines Trägers (1) derart, dass eine Kante (K) an der Oberfläche des Trägers (1) zwischen dem Montagebereich (MB) und dem Membranbereich (55) liegt; Unterfüllen des Montagebereichs (MB) mit einer Unterfüllung (28), wobei die Kante (K) als Abrissbereich für die Unterfüllung (28) dient, so dass keine Unterfüllung (28) in den Membranbereich (55) gelangt; Bereitstellen einer Profileinrichtung (150; 160), welche einen weiteren Montagebereich (MB') und einen Einbettungsbereich (155; 165) zum zumindest teilweisen Einbetten des Halbleiterchips (5''; 5''') aufweist; Montieren des weiteren Montagebereichs (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) derart, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') zumindest teilweise in der Profileinrichtung (150; 160) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') in die Profileinrichtung (150; 160) oder die Profileinrichtung (150; 160) auf dem Träger (1) mit dem Halbleiterchip (5''; 5''') eingeklipst wird.Method for mounting semiconductor chips, comprising the steps of: providing a semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) having a surface containing a membrane region ( 55 ; 55 ' ) and a peripheral region, the peripheral region having a mounting region (MB); Mounting the mounting area (MB) of the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) in flip-chip technique on a surface of a carrier ( 1 ) such that an edge (K) on the surface of the carrier ( 1 ) between the mounting area (MB) and the membrane area ( 55 ) lies; Underfill the mounting area (MB) with an underfill ( 28 ), wherein the edge (K) as a demolition area for the underfill ( 28 ), so that no underfill ( 28 ) in the membrane area ( 55 ); Providing a profile device ( 150 ; 160 ), which has another mounting area (MB ') and an embedding area ( 155 ; 165 ) for at least partially embedding the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) having; Mounting the further mounting area (MB ') of the profile device ( 150 ; 160 ) on the surface of the carrier ( 1 ) such that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) at least partially in the profile device ( 150 ; 160 ), characterized in that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) in the profile device ( 150 ; 160 ) or the profile device ( 150 ; 160 ) on the support ( 1 ) with the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) is clipped. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagebereich (MB) eine Mehrzahl von Bondpads (53) vorgesehen sind, welche über eine leitfähige Lot- oder Klebeverbindung (26) auf entsprechenden Leiterbahnen (100; 101) auf der Oberfläche des Trägers (1) montiert werden.A method according to claim 1, characterized in that in the mounting region (MB) a plurality of bond pads ( 53 ) are provided, which via a conductive solder or adhesive bond ( 26 ) on corresponding tracks ( 100 ; 101 ) on the surface of the carrier ( 1 ) to be assembled. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profileinrichtung (150; 160) eine grabenförmige Aussparung (155) aufweist, in die der Halbleiterchip (5'') unter Verwendung einer ersten Klebeschicht (151) montiert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the profile device ( 150 ; 160 ) a trench-shaped recess ( 155 ) into which the semiconductor chip ( 5 '' ) using a first adhesive layer ( 151 ) is mounted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profileinrichtung (150; 160) eine ringförmige Durchgangsöffnung (165) aufweist, in die der Halbleiterchip (5''') unter Verwendung einer zweiten Klebeschicht (161) montiert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the profile device ( 150 ; 160 ) an annular passage opening ( 165 ) into which the semiconductor chip ( 5 ''' ) using a second adhesive layer ( 161 ) is mounted. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Montieren des weiteren Montagebereichs (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) unter Verwendung einer dritten Klebeschicht (152; 162) geschieht.Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the mounting of the further mounting region (MB ') of the profile device ( 150 ; 160 ) on the surface of the carrier ( 1 ) using a third adhesive layer ( 152 ; 162 ) happens. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') ein Massenströmungsmesser-Sensorchip (5''; 5''') ist und die Profileinrichtung (150; 160) eine sich in mindestens eine Richtung verjüngende Strömungs-Profileinrichtung (150; 160) ist.Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) a mass flow sensor sensor chip ( 5 ''; 5 ''' ) and the profile device ( 150 ; 160 ) a in at least one direction tapered flow profiling device ( 150 ; 160 ). Halbleiterchipanordnung mit: einem Halbleiterchip (5''; 5''') mit einer Oberfläche, die einen Membranbereich (55; 55') und einen Peripheriebereich aufweist, wobei der Peripheriebereich einen Montagebereich (MB) aufweist; einem Träger (1), wobei der Montagebereich (MB) des Halbleiterchips (5''; 5''') in Flip-Chip-Technik auf einer Oberfläche des Trägers (1) derart montiert ist, dass eine Kante (K) an der Oberfläche des Trägers (1) zwischen dem Montagebereich (MB) und dem Membranbereich (55) liegt; einer Unterfüllung (28) zum Unterfüllen des Montagebereichs (MB), wobei die Kante (K) als Abrissbereich für die Unterfüllung (28) dient, so dass keine Unterfüllung (28) im Membranbereich (55) vorliegt; einer Profileinrichtung (150; 160), welche einen weiteren Montagebereich (MB') und einen Einbettungsbereich (155; 165) zum zumindest teilweisen Einbetten des Halbleiterchips (5''; 5''') aufweist, wobei der weitere Montagebereich (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) derart montiert ist, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') zumindest teilweise in der Profileinrichtung (150; 160) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') in die Profileinrichtung (150; 160) oder die Profileinrichtung (150; 160) auf dem Träger (1) mit dem Halbleiterchip (5''; 5''') eingeklipst ist.A semiconductor chip device comprising: a semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) having a surface containing a membrane region ( 55 ; 55 ' ) and a peripheral region, the peripheral region having a mounting region (MB); a carrier ( 1 ), wherein the mounting region (MB) of the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) in flip-chip technique on a surface of the carrier ( 1 ) is mounted such that an edge (K) on the surface of the carrier ( 1 ) between the mounting area (MB) and the membrane area ( 55 ) lies; an underfill ( 28 ) for underfilling the mounting area (MB), wherein the edge (K) as a demolition area for the underfill ( 28 ), so that no underfill ( 28 ) in the membrane area ( 55 ) is present; a profile device ( 150 ; 160 ), which has another mounting area (MB ') and an embedding area ( 155 ; 165 ) for at least partially embedding the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ), wherein the further mounting region (MB ') of the profile device ( 150 ; 160 ) on the surface of the carrier ( 1 ) is mounted such that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) at least partially in the profile device ( 150 ; 160 ), characterized in that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) in the profile device ( 150 ; 160 ) or the profile device ( 150 ; 160 ) on the support ( 1 ) with the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) is clipped. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagebereich (MB) eine Mehrzahl von Bondpads (53) vorgesehen sind, welche über eine leitfähige Lot- oder Klebeverbindung (26) auf entsprechenden Leiterbahnen (100; 101) auf der Oberfläche des Trägers (1) montiert sind. Apparatus according to claim 7, characterized in that in the mounting region (MB) a plurality of bond pads ( 53 ) are provided, which via a conductive solder or adhesive bond ( 26 ) on corresponding tracks ( 100 ; 101 ) on the surface of the carrier ( 1 ) are mounted. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profileinrichtung (150; 160) eine grabenförmige Aussparung (155) aufweist, in die der Sensorchip (5'') unter Verwendung einer ersten Klebeschicht (151) montiert ist.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the profile device ( 150 ; 160 ) a trench-shaped recess ( 155 ) into which the sensor chip ( 5 '' ) using a first adhesive layer ( 151 ) is mounted. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profileinrichtung (150; 160) eine ringförmige Durchgangsöffnung (165) aufweist, in die der Halbleiterchip (5''') unter Verwendung einer zweiten Klebeschicht (161) montiert ist.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the profile device ( 150 ; 160 ) an annular passage opening ( 165 ) into which the semiconductor chip ( 5 ''' ) using a second adhesive layer ( 161 ) is mounted. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Montagebereich (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) unter Verwendung einer dritten Klebeschicht (152; 162) montiert ist.Device according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that the further mounting region (MB ') of the profile device ( 150 ; 160 ) on the surface of the carrier ( 1 ) using a third adhesive layer ( 152 ; 162 ) is mounted. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') ein Massenströmungsmesser-Sensorchip (5''; 5''') ist und die Profileinrichtung (150; 160) eine sich in mindestens eine Richtung verjüngende Strömungs-Profileinrichtung (150; 160) ist.Device according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that the semiconductor chip ( 5 ''; 5 ''' ) a mass flow sensor sensor chip ( 5 ''; 5 ''' ) and the profile device ( 150 ; 160 ) a in at least one direction tapered flow profiling device ( 150 ; 160 ).
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