DE102006007381A1 - Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben Download PDF

Info

Publication number
DE102006007381A1
DE102006007381A1 DE102006007381A DE102006007381A DE102006007381A1 DE 102006007381 A1 DE102006007381 A1 DE 102006007381A1 DE 102006007381 A DE102006007381 A DE 102006007381A DE 102006007381 A DE102006007381 A DE 102006007381A DE 102006007381 A1 DE102006007381 A1 DE 102006007381A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ultra
circuit substrate
semiconductor chip
antenna
metal layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102006007381A
Other languages
English (en)
Inventor
Jürgen Dipl.-Ing. Högerl
Thomas Dipl.-Ing. Killer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102006007381A priority Critical patent/DE102006007381A1/de
Priority to US11/675,342 priority patent/US7945231B2/en
Publication of DE102006007381A1 publication Critical patent/DE102006007381A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0025—Modular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H01L23/3128—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation the substrate having spherical bumps for external connection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6661—High-frequency adaptations for passive devices
    • H01L2223/6677—High-frequency adaptations for passive devices for antenna, e.g. antenna included within housing of semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/05568—Disposition the whole external layer protruding from the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05573—Single external layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H01L2224/48228—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item the bond pad being disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49822—Multilayer substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/07802—Adhesive characteristics other than chemical not being an ohmic electrical conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1515—Shape
    • H01L2924/15153—Shape the die mounting substrate comprising a recess for hosting the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1532—Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement (1) für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Halbleiterbauelement (1) weist dazu einen Ultraweitband-Halbleiterchip (8) und ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat (9) mit mindestens einer unteren (M1) und einer oberen Metalllage (M4) auf. In dem Schaltungssubstrat (9) ist eine Ultraweitband-Schaltung mit passiven Bauelementen angeordnet. Die untere Metalllage (M1) weist Außenkontaktflächen (10) auf, auf denen Außenkontakte (11) angeordnet sind, über welche das Halbleiterbauelement (1) auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar ist. Außerdem weist das Halbleiterbauelement (1) eine Antenne (12) auf, die mit dem Ultraweitband-Halbleiterchip (8) über die Schaltung des Schaltungssubstrats (9) in Wirkverbindung steht und oberhalb von Halbleiterchip (8) und Schaltungssubstrat (9) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Halbleiterbauelement weist dazu ein Ultraweitband-Halbleiterchip und ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat mit mindestens einer unteren und einer oberen Metalllage auf. In dem Schaltungssubstrat ist eine Ultraweitband-Schaltung mit passiven Bauelementen angeordnet. Die untere Metalllage weist Außenkontaktflächen auf, auf denen Außenkontakte angeordnet sind, über welche das Halbleiterbauelement auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar ist. Außerdem weist das Halbleiterbauelement eine Antenne auf, die mit dem Ultraweitband-Halbleiterchip über die Schaltung des Schaltungssubstrats in Wirkverbindung steht.
  • Ein derartiges Halbleiterbauteil ist aus der Druckschrift WO 01/95679 A1 bekannt. Das bekannte Halbleiterbauteil umfasst ein Modul für die Hochfrequenzkommunikation in Bezug auf das sogenannte "blue tooth"-Konzept bzw. in Bezug auf das drahtlose LAN-Konzept (local area network). Ein derartiges Modul umfasst einen Sende- und Empfangsschaltkreis und eine Antenne. Wobei das bekannte Modul ein Trägersubstrat in Form einer laminierten PCB-Karte ("printed circuit board") aufweist, die eine Anzahl von elektrisch leitenden Metalllagen (M1–M5) und sogenannte Mikrodurchkontakte besitzt. Die Oberseite der Karte weist eine integrierte Antenne auf, die von der oberen Metalllage (M5) gebildet wird und mit dem übrigen Modul elektrisch verbunden ist. Auf der anderen, gegenüberliegenden Seite der PCB-Karte ist ein Ultraweitband-Halbleiterchip montiert.
  • Innerhalb der Karte sind passive Komponenten, wie Filter, Symmetrieglieder ("baluns"), Induktivitäten und Kondensatoren angeordnet und über unterschiedliche Mikrodurchkontakte miteinander verbunden. Dazu weist das Modul Außenkontakte in Form von BGA-Kugeln (ball grid array) auf, die auf der gleichen Seite, wie der Halbleiterchip auf der Karte angeordnet sind. Ein derartiges Modul hat den Nachteil, dass es einerseits einen großen Raumbedarf in einem entsprechenden Gerät der Ultrahochfrequenz-Kommunikation beansprucht, der üblicherweise nicht vorhanden ist, und zum anderen hat dieses Modul den Nachteil, dass die Ausbildung bzw. Strukturierung einer fünften oberen Metallschicht zu einer Antennenstruktur für jedes dieser Ultraweitband-Module kostenintensiv und zeitaufwendig ist.
  • Ultraweitband-Halbleiterbauelemente, die für das "blue tooth"-Konzept einsetzbar sind, sollen bei einer Frequenz von 2,4 GHz arbeiten, während Ultraweitband-Halbleiterbauelemente für das drahtlose LAN-Konzept sowohl bei 2,4 GHz, als auch bei 5,7 GHz einsetzbar sind. Darüber hinaus werden Ultraweitband-Halbleiterbauelemente angestrebt, die in einem Frequenzbereich f zwischen 8 GHz ≤ f ≤ 12 GHz arbeiten sollen. Für derart ultrahohe Frequenzen werden vorzugsweise mehrlagige Schaltungssubstrate aus Metallschichten, isoliert durch Keramikschichten entwickelt, während für die "blue tooth"-Anwendungen bzw. die drahtlosen LAN-Anwendungen ein Bedarf besteht, mit mehrlagigen Schaltungssubstraten für die Ultraweitband-Halbleiterbauelemente auszukommen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement anzugeben, dass kostengünstig herstellbar ist und raumsparend für die Ultraweitband-Kommunikationsgeräte zur Verfügung stehen soll.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird mit einem ersten Aspekt der Erfindung ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen. Das Halbleiterbauelement weist dazu einen Ultraweitband-Halbleiterchip und ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat mit mindestens einer unteren und einer oberen Metalllage auf. In dem Schaltungssubstrat ist eine Ultraweitband-Schaltung mit passiven Bauelementen angeordnet. Die untere Metalllage weist Außenkontaktflächen auf, auf denen Außenkontakte angeordnet sind, über welche das Halbleiterbauelement auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar ist. Außerdem weist das Halbleiterbauelement eine Antenne auf, die mit dem Ultraweitband-Halbleiterchip über die Schaltung des Schaltungssubstrats in Wirkverbindung steht. Dazu ist oberhalb des Halbleiterchips und des Schaltungssubstrats die Antenne angeordnet, wobei das Halbleiterbauelement eine Abschirmung zwischen der Ultraweitband-Schaltung und der Antenne aufweist.
  • Dieses Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard hat den Vorteil, dass die Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen, die von der Antenne ausgehen, durch die Abschirmung verbessert wird. Gleichzeitig wird die Funktionsfähigkeit der Ultraweitband-Schaltung, insbesondere der passiven Bauelemen te in dem Schaltungssubstrat durch die hochfrequente elektromagnetische Strahlung der Antenne, aufgrund der Wirkungsweise der Abschirmung nicht beeinträchtigt. Schließlich dient die Abschirmung auch zur Abschirmung des Ultraweitband-Halbleiterchips mit der Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats gegen elektromagnetische Streufelder.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Schaltungssubstrat eine Öffnung auf. In welcher der Ultraweitband-Halbleiterchip derart angeordnet ist, dass seine Rückseite mit einer Oberseite des Schaltungssubstrats eine koplanare Fläche bildet und die Antenne auf der koplanaren Fläche angeordnet ist, während die aktive Oberseite des Halbleiterchips zu der Unterseite des Schaltungssubstrats ausgerichtet ist und über Verbindungselemente mit dem Schaltungssubstrat und der Antenne in Wirkverbindung steht.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, eines äußerst geringen Raumbedarfs, da die Dicke des Ultraweitband-Halbleiterbauelement nur von der Stärke oder Dicke der Antenne und der Dicke des Schaltungssubstrats abhängt, zumal der Halbleiterchip vollständig in der Öffnung des Schaltungssubstrats verschwindet und keinen Beitrag zur Dicke des Halbleiterbauelements liefert. Darüber hinaus hat eine derartige Ausführungsform den Vorteil, dass bereits die metallisierte Rückseite des Halbleiterchips gegenüber der Antenne abschirmend wirkt und die aktive Oberseite des Halbleiterchips vor Rückwirkungen der elektromagnetischen Strahlung der Antenne schützt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Verbindungselemente zwischen der aktiven Oberseite des Halbleiterchips und der unteren Metallisierung des Schaltungssubstrats Bonddrähte auf, die zwischen Kontaktflächen der aktiven Oberseite des Halbleiterchips und Kontaktanschlussflächen der unteren Metalllage des Schaltungssubstrats angeordnet sind. Dieses hat den Vorteil einer relativ kostengünstigen Montage, da nach Aufbringen der Antenne auf der Oberseite des Schaltungssubstrats und nach Fixieren des Halbleiterchips in der vorgesehenen Öffnung, eine einfache Zuordnung von Kontaktanschlussflächen der unteren Metalllage zu Kontaktflächen der aktiven Oberseite des Halbleiterchips möglich ist. Außerdem werden auf diese Weise deutlich kürzere Bonddrähte bzw. Bonddrahtverbindungen möglich, als es der Stand der Technik bisher ermöglicht.
  • Weiterhin sind die Verbindungselemente, bei einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspektes der Erfindung, in eine Gehäusemasse auf der Unterseite des Schaltungssubstrats unter Freilassung der Außenkontaktflächen eingebettet. Für dieses Einbetten kann sowohl die Dispenstechnik, als auch die Moldtechnik eingesetzt werden, wobei der Bedarf an Gehäusemasse äußerst gering ist, zumal lediglich der Spalt zwischen Öffnung in dem Schaltungssubstrat und dem Halbleiterchip, sowie die Verbindungselemente mit der Gehäusemasse abzudecken sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht die Antenne über mindestens einen Durchkontakt durch das Schaltungssubstrat mit der unteren Metalllage elektrisch in Verbindung. Ein derartiger Durchkontakt kann koaxial oder als Hohlraumresonator ausgeführt werden, um einen möglichst hohen Abschirmeffekt gegenüber der Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats zu erreichen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die obere Metalllage als Abschirmschicht zwischen der Ultraweitband-Schaltung und der Antenne strukturiert. Das hat den Vorteil, dass die obere Metalllage in Zusammenwirken mit der metallisierten Rückseite des Halbleiterchips die Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats und auch die aktiven Oberseite des Ultraweitband-Halbleiterchips wirkungsvoll gegenüber der Antenne abschirmt.
  • Bei dem oben diskutierten und vorgestellten ersten Aspekt der Erfing bildet die Antenne die oberste Komponente des Ultraweitband-Halbleiterbauelements und ist nicht durch eine zusätzliche Schicht aus einer Gehäusemasse vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Auch bei den nachfolgenden zwei weiteren Aspekten der Erfindung wird dieses Konzept der außenliegenden Antenne beibehalten. Jedoch wird auf die Öffnung in dem Schaltungssubstrat zur Unterbringung des Halbleiterchips verzichtet, und dieses vielmehr auf dem Substrat angeordnet. Oberhalb des Halbleiterchips wird schließlich als obere Komponente die Antenne vorgesehen.
  • Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Ultraweitband-Halbleiterchip mit seiner Rückseite auf der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats angeordnet und von einer Abschirmung umgeben, wobei oberhalb der Abschirmung die Antenne angeordnet ist. Dazu sind der Halbleiterchip und die Abschirmung in einer Gehäusemasse eingebettet und die Antenne ist auf der Oberseite der Gehäusemasse frei zugänglich angeordnet. Um die Antenne elektrisch mit der Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats zu verbinden, weist diese Ausführungsform der Erfindung mindestens einen elektrisch leitenden Durchgangsstift durch die Gehäusemasse auf, der mit einer Kontaktanschlussfläche der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats elektrisch in Verbindung steht.
  • Diese Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung hat den Vorteil, dass durch das Umhüllen des Halbleiterchips mit einer metallischen Abschirmung eine ähnlich Wirkung erreicht werden kann, wie im ersten Aspekt der Erfindung durch die obere Metalllage, bei dem das Problem der Abschirmung zusätzlich durch Einbetten des Halbleiterchips in eine Öffnung des Schaltungssubstrats in "face-down"-Montage gelöst wird.
  • Mit dem Aufbringen des Halbleiterchips auf das Schaltungssubstrat gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Montage erleichtert, jedoch muss das Aufbringen einer Gehäusemasse nun in zwei Schritten erfolgen. In einem ersten Schritt wird der Halbleiterchip in eine erste Gehäusemasse eingebettet, auf der eine Abschirmschicht aus Metall als Abschirmung abgeschieden werden kann. In einem zweiten Schritt erfolgt dann, unter Einbringen des Kontaktstiftes das Aufbringen der restlichen Gehäusemasse auf das Schaltungssubstrat.
  • Dabei bildet sich in vorteilhafter Weise eine ebene Oberseite der Gehäusemasse aus, auf der wiederum die Antenne unter gleichzeitiger Verbindung mit dem Durchgangsstift angeordnet werden kann. Die unter der Abschirmung angeordnete aktive Oberseite des Halbleiterchips weist Kontaktflächen auf, welche über Bonddrähte noch innerhalb der Abschirmung mit Kontaktanschlussflächen des Schaltungssubstrats verbunden sind. Dabei muss ein Mindestabstand zwischen der aktiven Oberseite des Halbleiterchips und der Abschirmung eingehalten werden, um Kurzschlüsse der Bonddrähte zu vermeiden.
  • Bei einem dritten Aspekt der Erfindung werden Bonddrähte vollständig vermieden, indem der Ultraweitband-Halbleiterchip mit seiner aktiven Oberseite in Richtung auf die obere Metalllage in "face-down"-Montage ausgerichtet ist und Flip chipkontakte als Verbindungselemente zu Kontaktanschlussflächen der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats vorhanden sind. Auch hier ist der Halbleiterchip von einer Abschirmung umgeben, wobei oberhalb der Abschirmung die Antenne angeordnet ist. In diesem Fall kann die Abschirmung unmittelbar auf der Rückseite des Halbleiterchips aufliegen, da kein zusätzlicher Abstand für Bonddrähte erforderlich ist. Sowohl der Halbleiterchip als auch die Abschirmung sind in einer Gehäusemasse eingebettet, die eine Oberseite ausbildet, auf der die Antenne angeordnet ist. Dabei bildet die Gehäusemasse eine ebene Oberseite, auf der die Antenne isoliert von der Abschirmung angeordnet ist und über mindestens einen elektrisch leitenden Durchgangsstift mit einer Kontaktanschlussflächen der oberen Metalllage der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats elektrisch verbunden ist.
  • Bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit Flipchipkontakten kann in vorteilhafter Weise auf einen Abstand zwischen Abschirmung und Halbleiterchip verzichtet werden und die Abschirmung unmittelbar mit dem Rückseitenkontakt des Halbleiterchips elektrisch verbunden werden. Dadurch kann die Dicke des Halbleiterbauelements, gemäß dieses dritten Aspekts der Erfindung gegenüber dem zweiten Aspekt der Erfindung mit Bonddrähte weiter vermindert werden.
  • Um die Abschirmung mit einem Massepotential zu verbinden, steht die Abschirmung mit einer Kontaktanschlussfläche der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats elektrisch in Verbindung.
  • Bei einem vierten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip mit seiner Rückseite auf der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats angeordnet ist und auf seiner aktiven Oberseite einen Abstandshalter aufweist, auf dem die Antenne fixiert ist. Durch den Abstandshalter wird genügend Platz geschaffen, um Kontaktflächen der aktiven Oberseite über Bonddrähte mit dem Schaltungssubstrat und den auf dem Schaltungssubstrat angeordneten Kontaktanschlussflächen zu verbinden. Außerdem wird durch den Abstandshalter die Antenne weiter von der Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats entfernt angeordnet, so dass Rückwirkungen vermindert werden können. Bei diesem vierten Aspekt der Erfindung sind sowohl der Halbleiterchip mit dem Abstandshalter als auch die Antenne in einer Gehäusemasse auf der Oberseite des Schaltungssubstrats vollständig eingebettet. Das hat den Vorteil, dass die Antenne durch die umgebende Kunststoffgehäusemasse vor mechanischen Beschädigungen geschützt wird.
  • Durch geeignete Wahl eines Kunststoffes bzw. einer Keramik als Gehäusemasse, in der die Antenne eingebettet ist, ist es möglich, die Effektivität der eingebetteten Antenne gegenüber einer frei zugänglichen Antenne nicht zu beeinträchtigen. Durch die Einbettung der Antenne in eine Gehäusemasse kann auf die Ausbildung eines Kontaktstiftes, wie er für den zweiten und den dritten Aspekt der Erfindung erforderlich wurde, verzichtet werden. Anstelle dessen kann die bewährte Bondtechnik eingesetzt werden, indem ein Bonddraht von der Antenne zu einer entsprechenden Kontaktanschlussfläche auf der oberen Metalllage gebondet wird. Wenn die Antenne in ihrer flächigen Erstreckung die aktive Oberseite des Halbleiterchips überragt, so werden vor dem Aufbringen des Abstandshalters mit der Antenne die Kontaktflächen der aktiven Oberseite des Halbleiterchips mit den entsprechenden Kontaktanschlussflächen des Schaltungssubstrats über Bonddrähte elektrisch verbunden.
  • Bei einem fünften Aspekt der Erfindung ist die Oberseite des Ultraweitband-Halbleiterchips in "face-down"-Montage auf die obere Metalllage ausgerichtet und Flipchipkontakte sind als Verbindungselemente mit entsprechenden Kontaktanschlussflächen der oberen Metalllage fixiert. Die Antenne ist dabei auf der Rückseite des Halbleiterchips fixiert. Aufgrund der Metallisierung der Rückseite des Halbleiterchips ist bereits eine eingeschränkte metallische Abschirmung gegenüber der Antenne gegeben. Die Fixierung der Antenne auf der Rückseite des Halbleiterchips erfolgt bei diesem Aspekt der Erfindung vorzugsweise durch eine isolierende Klebstoffschicht.
  • Bei diesem fünften Aspekt ist es vorgesehen, den Halbleiterchip und die Antenne auf dessen Rückseite in einer gemeinsamen Gehäusemasse auf der Oberseite des Schaltungssubstrats einzubetten. Ein derartiges Ultraweitband-Halbleiterbauelement ist relativ kostengünstig herstellbar, da auf dem Schaltungssubstrat mittels Flipchipkontakten der Halbleiterchips fixiert wird und auf der metallisierten Rückseite des Halbleiterchips die Antenne über einen isolierenden Klebstoff montiert werden kann. Das Einbetten der Komponenten in eine Gehäusemasse kann vorzugsweise durch Dispensen oder durch Auffüllen mit einer Keramikpaste erfolgen, wobei nach dem Dispensen ein Aushärtprozess für die entsprechende Festigkeit der Gehäusemasse sorgt, bzw. ein Sinterprozess das Zusammensintern der Sinterpaste zu einer isolierenden Keramik ermöglicht.
  • Ein sechster und ein siebter Aspekt der Erfindung sehen ebenfalls keine Öffnung in dem Schaltungssubstrat vor, sondern positionieren den Ultraweitband-Halbleiterchip entweder mit seiner Rückseite auf der oberen Metalllage des Schaltungssub strats, oder mit seiner aktiven Vorderseite über Flipchipkontakte auf der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats. Zusätzlich wird bei der sechsten und siebten Ausführungsform der Erfindung eine entsprechende Abschirmung vorgesehen, die den Halbleiterchip einschließt und umgibt, wobei die Antenne direkt auf der Abschirmung fixiert ist, jedoch auch hier mit einem isolierenden Kleber mechanisch befestigt ist. Sowohl beim sechsten, als auch beim siebten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, den Halbleiterchip, die Abschirmung und die Antenne in einer gemeinsamen Gehäusemasse auf der Oberseite des Schaltungssubstrats einzubetten. Damit ist die Möglichkeit verbunden, die Antenne wiederum durch einen Bonddraht in einfacher Weise mit einer Kontaktanschlussfläche der oberen Metalllage elektrisch in Verbindung zu bringen.
  • Das Schaltungssubstrat weist bei allen sieben Aspekten der Erfindung vorzugsweise mindestens eines der nachfolgenden passiven Bauelemente auf, nämlich Kondensatoren und/oder Widerstände und/oder Induktivitäten und/oder Symmetrieglieder ("Baluns") und/oder Anpassungsglieder und/oder Filter. Mit dem Vorsehen von passiven Schaltungselementen in dem mehrlagigen Schaltungssubstrat ist der Vorteil verbunden, dass der Halbleiterchip relativ kompakt und klein hergestellt werden kann. Außerdem ist es vorgesehen, dass die oberflächenmontierbaren Außenkontakte in einem BGA-Raster ("ball grid array") Lotkugeln aufweisen. Die Lotkugeltechnik ist von Vorteil, da sie ermöglicht, eine Vielzahl von oberflächenmontierbaren Außenkontakten auf der Unterseite des Halbleiterbauelements anzuordnen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraweitband-Halbleiterbauelements weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Ultraweitband-Halbleiterchip hergestellt und ein entsprechendes Schaltungssubstrat. Anschließend wird der Halbleiterchips mit dem Schaltungssubstrat mittels Verbindungselementen elektrisch verbunden. Danach erfolgt ein Einbetten der Verbindungselemente und mindestens teilweise auch des Halbleiterchips in eine Gehäusemasse. Anschließend wird auf diese Komponenten eine Antenne oberhalb des Halbleiterchips aufgebracht, und die Antenne mit einer Kontaktanschlussfläche der oberen oder unteren Metalllage des Schaltungssubstrats über ein Verbindungselement verbunden.
  • Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es kostengünstig durchführbar ist und nur wenige Verfahrensschritte aufweist. Dabei ist die Ausführung der einzelnen Verfahrensschritte von dem jeweiligen Aspekt des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils abhängig. Somit ergeben sich für die sieben oben genannten Aspekte der Erfindung auch sieben leicht differierende Verfahrensabfolgen.
  • In einem ersten Durchführungsbeispiel des Verfahrens werden zum Herstellen eines Schaltungssubstrats mehrere Kunststoff- oder Keramiklagen im Wechsel mit strukturierten Metalllagen aufeinander, unter zusätzlicher Herstellung von Durchkontakten und von passiven Bauelementen aufgebracht. Dabei kann für den ersten Aspekt der Erfindung eine Öffnung in dem Schaltungssubstrat zur Aufnahme des Halbleiterchips in das Schaltungssubstrat vorgesehen werden. Ist eine derartige Öffnung nicht vorgesehen, so wird beim Herstellen eines Schaltungssubstrats eine Fläche zur Fixierung der Rückseite des Halbleiterchips auf einer oberen Metalllage vorgesehen. Darüber hinaus werden mehrere Kontaktanschlussflächen für Verbindungselemente zu der Antenne und/oder zu Kontaktflächen der Oberseite des Halbleiterchips vorbereitet.
  • Mit dieser Verfahrensvariante kann ein Halbleiterbauelement des zweiten bis vierten und des sechsten Aspektes der Erfindung hergestellt werden. Schließlich wird zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente des dritten, fünften und siebten Aspektes der Erfindung ein Schaltungssubstrat mit mehreren Kontaktanschlussflächen auf einer oberen Metalllage vorgesehen, die in Größe und Anordnung der Größe und Anordnung von Flipchipkontakten eines Halbleiterchips angepasst sind. Allgemein werden als Verbindungselemente zwischen Kontaktflächen des Halbleiterchips und Kontaktanschlussflächen des Schaltungssubstrats Flipchipkontakte und/oder Bonddrähte eingesetzt. Für das Verbinden der Antenne mit der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats ist es vorgesehen, entweder einen Durchgangsstift durch eine Gehäusemasse, einen Durchkontakt durch das Schaltungssubstrats und/oder einen Bonddraht zur Verbindung zwischen Antenne und oberer Metalllage einzusetzen. Demgemäss werden unterschiedliche Kontaktanschlussflächen auf dem Schaltungssubstrat vorbereitet.
  • Außerdem ist es, wie oben bereits erwähnt, vorgesehen, dass vor dem Aufbringen einer Antenne oberhalb des Halbleiterchips der Halbleiterchip in eine Gehäusemasse eingebettet und anschließend von einer Abschirmung eingehüllt wird, die mindestens teilweise das Verdrahtungssubstrat bedeckt. Schließlich kann nach dem Aufbringen der Abschirmung eine weitere Gehäusemasse mit einem Durchgangsstift und/oder einem Durchkontakt zu dem Schaltungssubstrat unter Umhüllen oder Einbetten der Abschirmung auf das Schaltungssubstrat aufgebracht werden, um eine nachfolgende Anbringung der Antenne vorzubereiten.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die neue Gehäusekonstruktion die Antenne und der Ultraweitband-Halbleiterchip in einem Gehäuse integrierbar sind. Dazu kann vorteil hafter Weise die Antenne direkt auf das Substrat aufgesetzt werden, nachdem der Halbleiterchip in einer Öffnung des Substrats angeordnet ist, oder die Antenne kann in einer Gehäusemasse integriert werden, oder schließlich kann die Antenne auf eine Gehäusemasse aufgesetzt werden.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement, einer siebten Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 1, einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Diese erste Ausführungsform der Erfindung weist im wesentlichen ein Schaltungssubstrat 9 mit einer Ultraweitband-Schaltung aus passiven Halbleiterbauelementen, einen Ultraweitband-Chip 8 und eine Antenne 12 auf. Dazu ist raumsparend der Ultraweitband-Chip 8 in einer Öffnung 13 des Schaltungssubstrats 9 angeordnet, so dass die Gesamthöhe H des Ultraweitband-Halbleiterbauelements 1 durch die Dicke D des Schaltungssubstrats 9 die Dicke d der Antenne 12 und die Höhe h der Außenkontakte 11 bestimmt wird. Das Schaltungssubstrat 9 ist mehrlagig aufgebaut und weist drei isolierende Kunststoff- oder Keramiklagen K1, K2 und K3 auf, welche vier Metalllagen M1 bis M4 voneinander isolieren.
  • Dabei sind auf der unteren Metalllage M1 Außenkontaktflächen 10 angeordnet, die von einer Lötstopplackschicht 43 umgeben werden und Außenkontakte 11 in Form von Lotkugeln 41 aufweisen. Während die mittleren Metalllagen M2 und M3 Leiterbahnen und passive Bauelemente aufweisen bzw. untereinander verbinden, ist die obere Metalllage M4 als Abschirmschicht 25 ausgebildet und schützt die Ultraweitband-Schaltung des Schaltungssubstrats 9, welche vorzugsweise passive Bauelemente, wie Kondensatoren und/oder Widerstände und/oder Induktivitäten und/oder Symmetrieglieder ("baluns") und/oder Anpassungsglieder und/oder Filter aufweist, vor Rückkopplungen und Rückwirkungen der elektromagnetischen Strahlung der auf dem Schaltungssubstrat 9 über eine isolierende Klebstoffschicht 40 fixierten Antenne 12.
  • Der Ultraweitband-Halbleiterchip 8 ist in 1 in "face-down"-Montage mit seiner metallisierten Rückseite 14 in der Öffnung 13 derart ausgerichtet, dass die Metallschicht 44 der Rückseite 14 des Halbleiterchips 8 über eine Klebstoffschicht 45 mit der Antenne 12 mechanisch verbunden ist. Die aktive Oberseite 17 mit Kontaktflächen 18 des Halbleiterchips 8 ist zur Unterseite 19 des Schaltungssubstrats 9 hin ausgerichtet, wobei die Kontaktflächen 18 über Verbindungselemente 20 in Form von Bonddrähten 21 mit entsprechenden Kontaktanschlussflächen 22 der unteren Metalllage M1 elektrisch in Verbindung stehen. In dem Zwischenraum oder Spalt zwischen der Öffnung 13 des Schaltungssubstrats 9 und dem in der Öffnung positionierten Halbleiterchip 8 ist eine Gehäusemasse 23 angeordnet, die gleichzeitig die Verbindungselemente 20 einbettet.
  • Die Antenne 12 ist über eine Kontaktanschlussfläche 29 und einen Durchkontakt 24 mit der unteren Metalllage M1 elektrisch verbunden, wobei der Durchkontakt 24 als Hohlleiter und/oder koaxial ausgebildet sein kann, um eine abgeschirmte Signalübertragung zwischen dem Halbleiterchip 8 und der Antenne 12 zu gewährleisten. Der Vorteil dieses Ultraweitband-Halbleiterbauelements ist es, dass es einerseits kostengünstig gefertigt werden kann und andererseits eine minimale Gesamtbauhöhe H aufweist, da der Halbleiterchip in Öffnung 13 des Schaltungssubstrats 9 untergebracht ist und an seiner Rückseite 14 und der Oberseite 15 des Schaltungssubstrats 9 eine koplanare Fläche 16 ausbildet, auf der die Antenne 12 frei zugänglich angeordnet ist.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 2, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Antenne 12 ebenfalls frei zugänglich angeordnet, jedoch ist zwischen der Antenne 12 und dem Schaltungssubstrat 9 ein Abstand vorhanden, der über einen Durchgangsstift 28, welcher mit einer Kontaktanschlussfläche 29 der oberen Metalllage M4 verbunden ist, überbrückt wird. Dieser Abstand zwischen dem Schaltungssubstrat 9 und der Antenne 12 ist in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung erforderlich, da in dem Schaltungssubstrat 9 keine Öffnung, wie in der ersten Ausführungsform, zur Aufnahme des Halbleiterchips 8 vorgesehen ist. Vielmehr ist der Halbleiterchip 8 in "face-up"-Bauweise auf der Oberseite 15 des Schaltungssubstrats 9 auf einer Fläche 42 zur Fixierung des Halbleiterchips 8 angeordnet.
  • Die Fläche 42 kann auf einer isolierenden Klebstoffschicht und/oder auf einer Metallschicht der oberen Metalllage M4 für die Rückseite des Ultraweitband-Halbleiterchips 8 vorgesehen werden. Die Oberseite 17 des Ultraweitband-Halbleiterchips 8 ist mit ihren Kontaktflächen 18 über Bonddrähte 31 mit entsprechenden Kontaktanschlussflächen 30 der oberen Metalllage M4 elektrisch verbunden, wobei Durchkontakte 24 zwischen den Metalllage M1 bis M4 dafür sorgen, dass die unterschiedlichen Metalllagen M1 bis M4 elektrisch untereinander und mit dem Halbleiterchip verbindbar sind.
  • In dem Zwischenraum zwischen der Antenne 12 und dem Schaltungssubstrat 9 ist darüber hinaus eine Abschirmung 26 angeordnet, welche den Halbleiterchip 8 umschließt und über eine Kontaktanschlussfläche 35 mit der oberen Metalllage M4 elektrisch verbunden ist. Über diese Kontaktanschlussfläche 35 kann beispielsweise ein Massepotential an die Abschirmung 28 gelegt werden. Eine Gehäusemasse 27 ist sowohl innerhalb der Abschirmung 26 zur Einbettung des Halbleiterchips 8 als auch außerhalb der Abschirmung 26 unter Ausbildung einer Oberseite 34 zur Aufnahme der Antenne 12 angeordnet. In dieser Gehäusemasse 27 verbindet der Durchgangsstift 28 außerhalb der Abschirmung 26 die Antenne 12 mit der Kontaktanschlussfläche 29 der oberen Metalllage M4.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 3, einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese dritte Ausführungsform der Erfindung weist wiederum eine außenliegende, auf der Oberseite 34 einer Gehäusemasse 27 angeordnete Antenne 12 auf und unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass der Halbleiterchip 8 in "face-down"-Technik mit Flipchipkontakten 32 als Verbindungselemente zu Kontaktanschlussflächen 33 der oberen Metalllage M4 ausgestattet ist. Außerdem kann dieses Halbleiterbauelement kompakter als die zweite Ausführungsform ausgeführt werden, zumal die Abschirmung 26 unmittelbar auf der Rückseite 14 des Halbleiterchips 8 fixiert werden kann. Alle übrigen Merkmale und Komponenten der dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechen der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 und werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht extra erörtert.
  • Die 4 bis 7 zeigen vier weitere Ausführungsformen der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Antenne 12 vollständig in einer Kunststoffgehäusemasse 37 eingebettet ist. Dazu zeigt 4 ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 4 einer vierten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Halbleiterchip 8 in "face-up"-Technik auf der Oberseite 15 des Schaltungssubstrats 9 auf einer dafür vorgesehenen Fläche 42 mit seiner Unterseite 14 fixiert ist. Die Ober seite 17 trägt einen Abstandshalter 36, auf dem die Antenne 12 fixiert ist. Der Abstandshalter 36 sorgt dafür, dass über Bonddrähte 31 die Kontaktflächen 18 der Oberseite 17 des Halbleiterchips 8 mit Kontaktanschlussflächen 30 der oberen Metalllage M4 verbunden werden können. Durch das vollständige Einbetten der Antenne 12 in die Kunststoffgehäusemasse 37 ist es möglich, mit einer einfachen Bonddrahtverbindung 38 die Antenne 12 mit einer entsprechenden Kontaktanschlussfläche 39 der oberen Metalllage M4 elektrisch in Verbindung zu bringen. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass mit der relativ preiswerten Bondtechnologie sowohl der Halbleiterchip 8, als auch die Antenne 12 mit dem Schaltungssubstrat 9 verbunden sind.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 5 einer fünften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Halbleiterchip 8 in "face-down"-Technik über Chipkontakte 32 als Verbindungselemente 20 zu Kontaktanschlussflächen 33 der oberen Metalllage M4 verbunden ist, während die vollständig in Kunststoffgehäusemasse 37 eingebettete Antenne 12 über einen Bonddraht 38 mit einer entsprechenden Kontaktanschlussfläche 39 ebenfalls mit der oberen Metalllage M4 elektrisch in Verbindung steht. Ein Vorteil dieser Ausführungsform M5 gegenüber der Ausführungsform gemäß 4 liegt darin, dass die Antenne 12 über eine isolierende Klebstoffschicht 40 direkt auf der Rückseite 14 des Halbleiterchips 8 mechanisch fixiert werden kann.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 6 einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine zusätzliche Abschirmung 26 zwischen dem Ultraweitband-Halbleiterchip 8 und der Antenne 12 angeordnet ist. Dazu ist die Abschirmung 26 mit dem Schaltungssubstrat 9 über eine Kontaktanschlussfläche 35 verbunden und der Ultraweitband-Halbleiterchip in "face-up"-Technik auf einer Fläche 42 des Schaltungssubstrats 9 angeordnet. In dieser sechsten Ausführungsform der Erfindung werden die elektrischen Verbindungen zwischen Halbleiterchip 8 und Schaltungssubstrat 9 sowie zwischen Antenne 12 und Schaltungssubstrat 9 wiederum über kostengünstige Bondverbindungen realisiert.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ultraweitband-Halbleiterbauelement 7 einer siebten Ausführungsform der Erfindung, wobei die siebte Ausführungsform der Erfindung der sechsten Ausführungsform gemäß 6 entspricht, mit dem Unterschied, dass der Halbleiterchip 8 in "face-down"-Technik über Flipchipkontakte 32 als Verbindungselemente 20 zu Kontaktanschlussflächen 33 der oberen Metalllage M4 auf dem Schaltungssubstrat 9 fixiert ist.
  • Die Abschirmung 26 kann somit direkt auf der Rückseite 14 des Halbleiterchips 8 fixiert sein, während die Antenne 12 außerhalb der Abschirmung über eine isolierende Klebstoffschicht 40 auf der Abschirmung 26 angeordnet ist. Da auch hier die Antenne 12 vollständig in einer Kunststoffgehäusemasse 37 eingebettet ist, ist sie einerseits vor Beschädigungen geschützt und andererseits kann durch eine einfache Bondverbindung 38 die Antenne 12 mit einer Kontaktanschlussfläche 39 der oberen Metalllage M4 verbunden werden.
    • 1
    Halbleiterbauelement (1. Ausführungsform)
    2
    Halbleiterbauelement (2. Ausführungsform)
    3
    Halbleiterbauelement (3. Ausführungsform)
    4
    Halbleiterbauelement (4. Ausführungsform)
    5
    Halbleiterbauelement (5. Ausführungsform)
    6
    Halbleiterbauelement (6. Ausführungsform)
    7
    Halbleiterbauelement (7. Ausführungsform)
    8
    Ultraweitband-Halbleiterchip
    9
    Schaltungssubstrat
    10
    Außenkontaktflächen
    11
    Außenkontakte
    12
    Antenne
    13
    Öffnung im Schaltungssubstrat
    14
    Rückseite des Halbleiterchips
    15
    Oberseite des Schaltungssubstrats
    16
    koplanare Fläche
    17
    aktiven Oberseite des Halbleiterchips
    18
    Kontaktfläche des Halbleiterchips
    19
    Unterseite des Schaltungssubstrats
    20
    Verbindungselement
    21
    Bonddraht für Kontaktflächen
    22
    Kontaktanschlussfläche von M1 zu Kontaktflächen
    23
    Gehäusemasse (1. Ausführungsform)
    24
    Durchkontakt für Antenne
    25
    Abschirmschicht
    26
    Abschirmung
    27
    Gehäusemasse (2. und 3. Ausführungsform)
    28
    Durchgangsstift
    29
    Kontaktanschlussfläche für Antenne
    30
    Kontaktanschlussflächen M4 für Bonddrähte
    31
    Bonddrähte (2. Ausführungsform)
    32
    Flipchipkontakt
    33
    Kontaktanschlussfläche für Flipchipkontakt
    34
    Oberseite der Gehäusemasse
    35
    Kontaktanschlussfläche für Abschirmung
    36
    Abstandshalter
    37
    Gehäusemasse (4.–7. Ausführungsform)
    38
    Bonddrahtverbindung der Antenne
    39
    Kontaktanschlussfläche für Bonddraht der Antenne
    40
    Klebstoffschicht
    41
    Lotkugel
    42
    Fläche zur Fixierung der Rückseite des Halbleiterchips
    43
    Lötstopplackschicht
    44
    Metallschicht der Rückseite des Halbleiterchip
    45
    Klebstoffschicht
    D
    Dicke des Schaltungssubstrats
    d
    Dicke der Antenne
    h
    Höhe der Außenkontakte
    H
    Gesamthöhe des Ultraweitband-Halbleiterbauelements
    M1
    erste Metalllage (untere)
    M2
    zweite Metalllage
    M3
    dritte Metalllage
    M4
    vierte Metalllage (obere)
    K1
    Kunststoff- oder Keramiklage
    K2
    Kunststoff- oder Keramiklage
    K3
    Kunststoff- oder Keramiklage

Claims (37)

  1. Ultraweitband-Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation, wobei das Halbleiterbauelement (1) einen Ultraweitband-Halbleiterchip (8) und ein mehrschichtiges Schaltungssubstrat (9) mit mindestens einer unteren (M1) und einer oberen Metalllage (M4) aufweist, in dem eine Ultraweitband-Schaltung mit passiven Bauelementen angeordnet ist, und wobei die untere Metalllage (M1) Außenkontaktflächen (10) aufweist, auf denen Außenkontakte (11) angeordnet sind, über welche das Halbleiterbauelement (1) auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontierbar ist, und wobei das Halbleiterbauelement (1) eine Antenne (12) aufweist, die mit dem Ultraweitband-Halbleiterchip (8) über die Schaltung des Schaltungssubstrats (9) in Wirkverbindung steht und oberhalb von Halbleiterchip (8) und Schaltungssubstrat (9) angeordnet ist, wobei das Halbleiterbauelement (1) eine Abschirmung (26) der Ultraweitband-Schaltung aufweist.
  2. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungssubstrat (9) eine Öffnung (13) aufweist, in welcher der Ultraweitband-Halbleiterchip (1) derart ("face-down") angeordnet ist, dass seine Rückseite (14) mit einer Oberseite (15) des Schaltungssubstrats (9) eine koplanare Fläche (16) bildet und die Antenne (12) auf der koplanaren Fläche (16) angeordnet ist, während die aktive Oberseite (17) des Halbleiterchips (8) zu der Unterseite (17) des Schaltungssubstrats (9) ausgerichtet ist und über Verbindungselemente (20) mit dem Schal tungssubstrat (9) und der Antenne (12) in Wirkverbindung steht.
  3. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (20) Bonddrähte (21) aufweisen, die zwischen Kontaktflächen (18) der aktiven Oberseite (15) des Halbleiterchips (8) und Kontaktanschlussflächen (22) der unteren Metalllage (M1) des Schaltungssubstrats (9) angeordnet sind.
  4. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (20) in eine Gehäusemasse (23) auf der Unterseite (19) des Schaltungssubstrats (9) unter Freilassung der Außenkontaktflächen (10) eingebettet sind.
  5. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) über mindestens einen Durchkontakt (24) durch das Schaltungssubstrat (9) mit der unteren Metalllage (M1) elektrisch in Verbindung steht.
  6. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Metalllage (M4) als Abschirmschicht (25) zwischen der Ultraweitband-Schaltung und der Antenne (12) strukturiert ist.
  7. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip (8) mit seiner Rückseite (14) auf der oberen Metalllage (M4) ("face-up") des Schaltungssubstrats (9) angeordnet ist und von einer Abschirmung (26) umgeben ist, wobei oberhalb der Abschirmung (26) die Antenne (12) angeordnet ist.
  8. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (8) und die Abschirmung (26) in einer Gehäusemasse (27) eingebettet sind und die Antenne auf der Oberseite (34) der Gehäusemasse (27) angeordnet ist und über mindestens einen elektrisch leitenden Durchgangsstift (28) mit einer Kontaktanschlussfläche (29) der oberen Metalllage des Schaltungssubstrats (9) elektrisch verbunden ist.
  9. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberseite (17) des Halbleiterchips (8) Kontaktflächen (18) aufweist, die über Verbindungselemente (20) mit Kontaktanschlussflächen (30) auf der Oberseite (15) des Schaltungssubstrats (9) elektrisch in Verbindung stehen.
  10. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente Bonddrähte (31) aufweisen.
  11. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip (8) mit seiner aktiven Oberseite (17) ("face-down") in Richtung auf die obere Metalllage (M4) ausgerichtet ist und Flipchipkontakte (32) als Verbindungselemente (20) zu Kontaktanschlussflächen (33) der oberen Metalllage (M4) des Schaltungssubstrats (9) aufweist, wobei der Halbleiterchip (8) von einer Abschirmung (26) umgeben ist, und wobei oberhalb der Abschirmung (26) die Antenne (12) angeordnet ist.
  12. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (8) und die Abschirmung (12) in einer Gehäusemasse (27) eingebettet sind und die Antenne (12) auf der Oberseite (34) der Gehäusemasse (27) angeordnet ist und über mindestens einen elektrisch leitenden Durchgangsstift (28) mit einer Kontaktanschlussfläche der oberen Metalllage (M4) des Schaltungssubstrats (9) elektrisch verbunden ist.
  13. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (26) mit einer Kontaktanschlussfläche (35) der oberen Metalllage (M4) elektrisch in Verbindung steht und auf der Rückseite (14) des Halbleiterchips (8) fixiert ist.
  14. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip (8) mit seiner Rückseite (14) auf der oberen Metalllage (M4) ("face-up") des Schaltungssubstrats (9) angeordnet ist und auf seiner Oberseite einen Abstandshalter (36) aufweist, auf dem die Antenne (12) fixiert ist.
  15. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (8) mit dem Abstandhalter (36) und der Antenne (12) in einer Gehäusemasse (37) auf der Oberseite (15) des Schaltungssubstrats (9) eingebettet sind.
  16. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) über mindestens eine Bonddrahtverbindung (38) mit einer Kontaktanschlussfläche (39) der oberen Metalllage (M4) elektrisch in Verbindung steht.
  17. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberseite (17) des Halbleiterchips (8) Kontaktflächen (18) aufweist, die über Bonddrähte (31) mit Kontaktanschlussflächen (30) der oberen Metalllage (M4) elektrisch in Verbindung stehen.
  18. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (17) des Ultraweitband-Halbleiterchip (8) auf die obere Metalllage (M4) ("face-down") ausgerichtet ist und Flipchipkontakte (32) als Verbindungselemente (20) mit auf Kontaktanschlussflächen (33) der oberen Me talllage (M4) fixiert sind, wobei die Antenne (12) auf der Rückseite des Halbleiterchips (8) fixiert ist.
  19. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) über mindestens eine Bonddrahtverbindung (38) mit einer Kontaktanschlussfläche (39) der oberen Metalllage (M4) elektrisch in Verbindung steht.
  20. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine isolierende Klebstoffschicht (40) zwischen der Antenne (12) und der Rückseite (14) des Halbleiterchips (8) angeordnet ist.
  21. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (8) und die Antenne (12) auf dessen Rückseite (14) in einer Gehäusemasse (37) auf der Oberseite (15) des Schaltungssubstrats (9) eingebettet sind.
  22. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip (8) mit seiner Rückseite (14) auf der oberen Metalllage (M4) ("face-up") des Schaltungssubstrats (9) angeordnet ist und von einer Abschirmung (26) umgeben ist, wobei auf der Abschirmung (26) die Antenne (12) fixiert ist.
  23. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraweitband-Halbleiterchip (8) mit seiner aktiven Oberseite (17) ("face-down") in Richtung auf die obere Metalllage (M4) ausgerichtet ist und Flipchipkontakte (32) als Verbindungselemente (20) zu Kontaktanschlussflächen (33) der oberen Metalllage (M4) des Schaltungssubstrats (9) aufweist, wobei der Halbleiterchip (18) von einer Abschirmung (26) umgeben ist und wobei die Antenne (12) auf der Abschirmung (26) fixiert ist.
  24. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine isolierende Klebstoffschicht (10) zwischen der Antenne (12) und der Abschirmung (26) angeordnet ist.
  25. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (12) über mindestens eine Bonddrahtverbindung (38) mit einer Kontaktanschlussfläche (39) der oberen Metalllage (M4) elektrisch in Verbindung steht.
  26. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (8), die Abschirmung (26) und die Antenne (12) in einer Gehäusemasse (37) auf der Oberseite (15) des Schaltungssubstrats (9) eingebettet sind.
  27. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllagen (M1 bis M4) des Schaltungssubstrats (9) mindestens eines der nachfolgenden passiven Bauelemente aufweisen: Kondensatoren und/oder Widerstände und/oder Induktivitäten und/oder Symmetrieglieder ("baluns") und/oder Anpassungsglieder und/oder Filter.
  28. Ultraweitband-Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenmontierbaren Außenkontakte (11) in einem BGA-Raster (ball grid array) angeordnete Lotkugeln (41) aufweisen.
  29. Verfahren zur Herstellung eines Ultraweitband-Halbleiterbauelements (1), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Ultraweitband-Halbleiterchips (8); – Herstellen eines Schaltungssubstrats (9); – Verbinden des Halbleiterchips mit dem Schaltungssubstrat (9) mittels Verbindungselementen (20); – Einbetten der Verbindungselemente (20) und mindestens teilweise des Halbleiterchips (8) in eine Gehäusemasse (23, 27, 37); – Aufbringen einer Antenne oberhalb des Halbleiterchips (8); – Verbinden der Antenne (12) mit einer Kontaktanschlussfläche (29, 39) der oberen und/oder unteren Metalllage (M1, M4) des Schaltungssubstrats (9) über ein Verbindungselement (24, 28, 38).
  30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen eines Schaltungssubstrats (9) mehrere Kunststoff- oder Keramiklagen (K1 bis K3) im Wechsel mit strukturierten Metalllagen (M1 bis M3) aufeinander unter zusätzlicher Herstellung von Durchkontakten (24) und von passiven Bauelementen aufgebracht werden.
  31. Verfahren nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen eines Schaltungssubstrats (9) eine Öffnung (13) zur Aufnahme des Halbleiterchips (8) in das Schaltungssubstrat (9) eingebracht wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen eines Schaltungssubstrats (9) eine Fläche (42) zur Fixierung der Rückseite (14) des Halbleiterchips (8) auf einer oberen Metalllage (M4) und mehrere Kontaktanschlussflächen (22, 29, 39) für Verbindungselemente (20) zu der Antenne (12) und/oder zu Kontaktflächen (18) der Oberseite (17) des Halbleiterchips (8) vorgesehen werden.
  33. Verfahren nach Anspruch 29 oder Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen eines Schaltungssubstrats (9) mehrere Kontaktanschlussflächen (33) auf einer oberen Metalllage (M4) vorgesehen werden, die in Größe und Anordnung der Größe und Anordnung von Flipchipkontakten (32) eines Halbleiterchips (8) angepasst sind.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement (20) zwischen Kontaktflächen (18) des Halbleiterchips (8) und Kontaktanschlussflächen (22, 33) des Schaltungssubstrats (9) Flipchipkontakte (32) oder Bonddrähte (21) eingesetzt werden.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass als mindestens ein Verbindungselement zwischen Antenne (12) und einer Kontaktanschlussfläche (29, 39) der oberen Metalllage (M4) des Schaltungssubstrats ein Durchgangsstift (38), ein Durchkontakt (24) oder ein Bonddraht (38) eingesetzt wird.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen einer Antenne (12) oberhalb des Halbleiterchips (8) der Halbeiterchip (8) in eine Gehäusemasse (27) eingebettet und anschließend von einer Abschirmung (26) eingehüllt wird, die mindestens teilweise das Schaltungssubstrat (9) bedeckt.
  37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Abschirmung (26) eine weitere Gehäusemasse (27) mit einem Durchgangsstift (28) und/oder einem Durchkontakt zu dem Schaltungssubstrat (9) unter Umhüllen oder Einbetten der Abschirmung (26) auf das Schaltungssubstrat (9) aufgebracht wird.
DE102006007381A 2006-02-15 2006-02-15 Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben Ceased DE102006007381A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006007381A DE102006007381A1 (de) 2006-02-15 2006-02-15 Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben
US11/675,342 US7945231B2 (en) 2006-02-15 2007-02-15 Semiconductor device for an ultra wideband standard for ultra-high-frequency communication, and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006007381A DE102006007381A1 (de) 2006-02-15 2006-02-15 Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006007381A1 true DE102006007381A1 (de) 2007-08-23

Family

ID=38288775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006007381A Ceased DE102006007381A1 (de) 2006-02-15 2006-02-15 Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7945231B2 (de)
DE (1) DE102006007381A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013001709B4 (de) * 2012-03-29 2020-10-29 Semiconductor Components Industries, Llc Elektronische Halbleiterbaugruppe für Millimeterwellen-Halbleiterplättchen

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7906371B2 (en) * 2008-05-28 2011-03-15 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming holes in substrate to interconnect top shield and ground shield
WO2009147547A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-10 Nxp B.V. Electronic device and method of manufacturing an electronic device
US8278749B2 (en) 2009-01-30 2012-10-02 Infineon Technologies Ag Integrated antennas in wafer level package
JP5240293B2 (ja) * 2009-04-02 2013-07-17 株式会社村田製作所 回路基板
TWI393239B (zh) * 2009-10-16 2013-04-11 Advanced Semiconductor Eng 具有內屏蔽體之封裝結構及其製造方法
US8451618B2 (en) 2010-10-28 2013-05-28 Infineon Technologies Ag Integrated antennas in wafer level package
JP5729186B2 (ja) * 2011-07-14 2015-06-03 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置及びその製造方法
TWI453836B (zh) * 2011-09-09 2014-09-21 矽品精密工業股份有限公司 半導體封裝件及其製法
JP5861868B2 (ja) * 2011-11-04 2016-02-16 ソニー株式会社 電子回路および電子回路の製造方法
US9030841B2 (en) * 2012-02-23 2015-05-12 Apple Inc. Low profile, space efficient circuit shields
DE102012203151A1 (de) * 2012-02-29 2013-08-29 Robert Bosch Gmbh Halbleitermodul mit integrierten antennenstrukturen
CN102769005A (zh) * 2012-06-28 2012-11-07 日月光半导体制造股份有限公司 半导体封装构造及其制造方法
EP3080841A4 (de) * 2013-12-09 2017-08-23 Intel Corporation Antenne auf keramik für einen kompakten chip
US10062492B2 (en) * 2014-04-18 2018-08-28 Apple Inc. Induction coil having a conductive winding formed on a surface of a molded substrate
JP6470095B2 (ja) * 2014-07-25 2019-02-13 京セラ株式会社 配線基板
US10725150B2 (en) 2014-12-23 2020-07-28 Infineon Technologies Ag System and method for radar
US10317512B2 (en) * 2014-12-23 2019-06-11 Infineon Technologies Ag RF system with an RFIC and antenna system
US10593634B2 (en) 2016-12-30 2020-03-17 Analog Devices, Inc. Packaged devices with integrated antennas
DE102017200122B4 (de) 2017-01-05 2020-07-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wafer Level Package mit integrierten Antennen und Mittel zum Schirmen, System dieses umfassend und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017200121A1 (de) * 2017-01-05 2018-07-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wafer Level Package mit zumindest einem integrierten Antennenelement
DE102017200124A1 (de) 2017-01-05 2018-07-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wafer Level Packages mit integrierter oder eingebetteter Antenne
US11108156B2 (en) 2017-09-27 2021-08-31 Intel Corporation Differential on-chip loop antenna
DE102018125372B4 (de) 2017-12-08 2021-11-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Elektromagnetischer abschirmungsaufbau in einem info-package und verfahren zu dessen herstellung
US10468355B2 (en) * 2017-12-08 2019-11-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. EMI Shielding structure in InFO package
JP6970262B2 (ja) * 2018-01-10 2021-11-24 株式会社東芝 無線通信モジュール、プリント基板、および製造方法
KR102063470B1 (ko) * 2018-05-03 2020-01-09 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US11101540B2 (en) * 2019-10-02 2021-08-24 Amkor Technology Singapore Holding Pte. Ltd. Semiconductor devices and methods of manufacturing semiconductor devices
US11133273B2 (en) * 2019-12-17 2021-09-28 Nxp Usa, Inc. Semiconductor device with waveguide and method therefor
EP3840542A1 (de) 2019-12-18 2021-06-23 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Kompakter laminierter komponententräger mit frontend-chip und impedanzanpassungsschaltung für die antennenkommunikation
CN113284863A (zh) * 2021-07-09 2021-08-20 惠州市金百泽电路科技有限公司 一种用于芯片的嵌入式封装结构及其制作方法
US20230044903A1 (en) * 2021-08-04 2023-02-09 Nxp Usa, Inc. Semiconductor device with rf interposer and method therefor
TWI815480B (zh) * 2022-05-25 2023-09-11 泓博無線通訊技術有限公司 超寬頻天線模組

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001095679A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Bluetronics Ab Module for radio communication
GB2365629A (en) * 2000-06-20 2002-02-20 Murata Manufacturing Co RF module
WO2002096166A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-28 Corporation For National Research Initiatives Radio frequency microelectromechanical systems (mems) devices on low-temperature co-fired ceramic (ltcc) substrates
US6686649B1 (en) * 2001-05-14 2004-02-03 Amkor Technology, Inc. Multi-chip semiconductor package with integral shield and antenna

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6770955B1 (en) * 2001-12-15 2004-08-03 Skyworks Solutions, Inc. Shielded antenna in a semiconductor package
JP2003309483A (ja) 2002-04-16 2003-10-31 Mitsubishi Electric Corp 高周波モジュール，アクティブフェーズドアレーアンテナ及び通信装置
US6850196B2 (en) * 2003-01-06 2005-02-01 Vtech Telecommunications, Limited Integrated inverted F antenna and shield can
JP2005005866A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Alps Electric Co Ltd アンテナ一体型モジュール
SG165149A1 (en) * 2003-10-22 2010-10-28 Zhang Yue Ping Integrating an antenna and a filter in the housing of a device package
WO2005076351A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Murata Manufacturing Co., Ltd. 部品内蔵モジュールおよびその製造方法
US7183985B2 (en) * 2005-07-08 2007-02-27 Universal Scientific Industrial Co., Ltd. Planar inverted-F antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001095679A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Bluetronics Ab Module for radio communication
GB2365629A (en) * 2000-06-20 2002-02-20 Murata Manufacturing Co RF module
US6686649B1 (en) * 2001-05-14 2004-02-03 Amkor Technology, Inc. Multi-chip semiconductor package with integral shield and antenna
WO2002096166A1 (en) * 2001-05-18 2002-11-28 Corporation For National Research Initiatives Radio frequency microelectromechanical systems (mems) devices on low-temperature co-fired ceramic (ltcc) substrates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013001709B4 (de) * 2012-03-29 2020-10-29 Semiconductor Components Industries, Llc Elektronische Halbleiterbaugruppe für Millimeterwellen-Halbleiterplättchen

Also Published As

Publication number Publication date
US7945231B2 (en) 2011-05-17
US20070200748A1 (en) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006007381A1 (de) Halbleiterbauelement für einen Ultraweitband-Standard in der Ultrahochfrequenz-Kommunikation und Verfahren zur Herstellung desselben
DE60026978T2 (de) Mehrchipgehäuse mit integrierten rf-fähigkeiten
DE102005002707B4 (de) Verfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungen in einem Halbleiterbauteil mittels koaxialer Mikroverbindungselemente
DE102004022884B4 (de) Halbleiterbauteil mit einem Umverdrahtungssubstrat und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006057332B4 (de) Zusammenbau aufweisend ein Substrat und einen auf dem Substrat montierten Chip
DE102006016345A1 (de) Halbleitermodul mit diskreten Bauelementen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE602004002007T2 (de) Aktives intelligentes Antennengruppensystem und zugehöriges Herstellungsverfahren
EP3346494B1 (de) Wafer level package mit zumindest einem integrierten antennenelement
DE102020113232A1 (de) Hochfrequenz-Vorrichtungen und zugehörige Herstellungsverfahren
DE60131643T2 (de) Leiterplatte und entsprechendes Herstellungsverfahren zur Installation von Mikrowellenchips bis zu 80 Ghz
DE102018205670A1 (de) Hermetisch abgedichtete Moduleinheit mit integrierten Antennen
DE19935804A1 (de) Millimeterwellen-Modul
WO2012016898A2 (de) Verfahren zur herstellung einer mehrzahl von elektronischen bauelementen mit elektromagnetischer schirmung und insbesondere mit wärmeabführung und elektronisches bauelement mit elektromagnetischer schirmung und insbesondere mit wärmeabführung
DE10300956B3 (de) Bauelement mit Höchstfrequenzverbindungen in einem Substrat
WO2004064152A2 (de) Modular aufgebautes bauelement mit verkapselung
DE102004058806B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Schaltungsstrukturen auf einem Kühlkörper und Schaltungsstruktur auf einem Kühlkörper
DE10329329B4 (de) Hochfrequenz-Gehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2011003647A1 (de) Leiterplatte
DE10340438B4 (de) Sendemodul mit verbesserter Wärmeabführung
EP1537767B1 (de) Abschirmung für emi-gefährdete elektronische bauelemente und/oder schaltungen von elektronischen geräten
DE102019128779B4 (de) Hochfrequenz-Vorrichtung mit Hochfrequenz-Signalführungselement und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102019109200B4 (de) Halbleitervorrichtungen mit nicht-galvanischer verbindung
DE19800928B4 (de) Gehäuse, insbesondere stapelbares Gehäuse, zur Aufnahme von Bauelementen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10065895C1 (de) Elektronisches Bauteil mit Abschirmung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10065896B4 (de) Elektronisches Bauteil mit Abschirmung und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: WESTPHAL, MUSSGNUG & PARTNER PATENTANWAELTE MI, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final