DE102006023123B4 - Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten für Höchstfrequenztechnik in Kunststoffgehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit Komponenten für ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse - Google Patents

Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten für Höchstfrequenztechnik in Kunststoffgehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit Komponenten für ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse Download PDF

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Christoph Dipl.-Ing. Dr.techn. Kienmayer
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Abstract

Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse (7), wobei das Halbleitermodul (1) eine Hauptfläche (8) aus einer Oberseite (9) einer Kunststoffgehäusemasse (10) und mindestens einer aktiven Oberseite (11) eines Halbleiterchips (12) aufweist, und wobei auf der Hauptfläche (8) eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur (13) angeordnet ist, die im Wechsel strukturierte Isolationslagen (16, 17) und strukturierte Metalllagen (14, 15) aufweist, wobei mindestens eine der Isolationslagen (16, 17) mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbleitermodul mit Komponenten für die Höchstfrequenztechnik, insbesondere betrifft die Erfindung ein Halbleitermodul für Radargeräte, die in dem sich verdichtenden Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr einen zunehmenden Bedarf bei erhöhten Anforderungen an Präzision, Qualität und Zuverlässigkeit erfüllen sollen. In diesem Zusammenhang wird unter Höchstfrequenztechnik eine Technik verstanden, die Signale im Frequenzbereich zwischen 1 GHz und 100 GHz übertragen, verarbeiten, senden und/oder empfangen kann.
  • Für das Generieren derartiger Höchstfrequenzen können Halbleiterchips, sogenannte VCO (voltage controlled oscillator) eingesetzt werden. Zum Senden, Empfangen und Übertragen sind geeignete Antennenstrukturen zur Anpassung von elektrischen Leitern an den freien Raum erforderlich. Ferner ist es möglich, zum Verarbeiten von Höchstfrequenzsignalen Halbleiterchips mit DSP(digital signal processor)-Schaltungen einzusetzen. Dabei nähern sich bei zunehmenden Frequenzen die Antennenabmessungen den Halbleiterchipabmessungen.
  • Die 15 bis 18 zeigen Antennenstrukturen des Standes der Technik, die als ”Streifen-”, ”Schlitz-” und/oder ”Patchantennen bezeichnet werden. Dabei bezieht sich der Ausdruck ”Streifen-” auf die Streifenform der Zuleitung zu einer Abstrahlplatte, die Bezeichnung ”Schlitz-” auf die Einkopplungsart der Höchstfrequenzenergie über eine Apertur in Richtung auf die Abstrahlplatte und die Bezeichnung ”Patch-” auf die Abstrahlplatte selbst.
  • 15 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Patchantenne 20 mit einer Streifenantennenstruktur, die als Zuleitung zu einer Abstrahlplatte 21 eine Streifenleitung 29 aufweist. Die Abstrahlplatte 21 ermöglicht die Ankopplung der elektromagnetischen Höchstfrequenzwellen an den freien Raum. Dazu ist die ”Patchantennenstruktur” der 15 auf einer Isolationslage 16 aus dielektrischem Material angeordnet, dessen relative Dielektrizitätskonstante εr typischerweise zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 liegt. In zwischengelagerten strukturierten Metalllagen 14 und 15 können Versorgungs- und Übertragungsleitungen angeordnet sein, während eine untere im Patchantennenbereich geschlossene Metalllage 54 ein auf Massepotential liegendes Gegengewicht zur Antenne bildet, um eine Richtwirkung der Abstrahlplatte 21 zu erreichen.
  • 16 zeigt eine schematische, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Patchantenne 20 mit Schlitzantennenstruktur 23. Auch diese Variante verfügt über eine Streifenleitung 29 als Zuleitung zu der Antennenstruktur 34. Die Streifenleitung 29 steht jedoch nicht direkt in ohm'schem Kontakt mit der Abstrahlplatte 21, wie in 15. Vielmehr erfolgt die Energieübertragung über einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich 18, der als Antennenkopplungsbereich 24 dimensioniert ist und einen Resonatorraum 25 darstellt. Dieser Resonatorraum 25 wird von einer Isolationslage 16 mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten 1 ≤ εr ≤ 3,5 gebildet.
  • Eine Schlitzelektrode 28 weist eine Apertur 26 mit Kopplungsschlitz 27 auf, wobei sich die schlitzförmige Apertur 26 mit der beabstandeten Streifenleitung 29 kreuzend überlagert und einen Einkopplungspunkt für den Antennenkopplungsbereich 24 bildet. Zur Ausbildung eines Gegengewichts und zur Verbesserung der Richtwirkung der Antennenstruktur 34 schließt eine untere im Bereich der Antennenstruktur geschlossene Metallplatte 54 die Antennenstruktur ab. Durch diesen Aufbau kann eine monopolarisierte und Apertur gekoppelte Höchstfrequenzantenne verwirklicht werden.
  • 17 zeigt eine schematische, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Patchantenne 20 mit einer Doppelschlitz-Antennenstruktur. Diese Variante verfügt über zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Streifenleitungen 29 und 32, die mit zwei zueinander rechtwinklig angeordneten Kopplungsschlitzen 27 und 31 einer Doppelschlitzelektrode 30 zusammenwirken. Die Antennenstruktur verfügt über zwei Resonatorräume in entsprechenden Höchstfrequenzisolationsbereichen aus Isolationslagen 16 und wird auch als dual polarisierte und Apertur gekoppelte Patchantenne bezeichnet.
  • Um einer relativen Dielelektrizitätskonstanten εr = 1 in dem Antennenkopplungsbereich nahe zu kommen, werden die in 16 und/oder 17 gezeigten Isolationslagen 16 durch Abstandshalter ersetzt, welche die strukturierten Metalllagen auf Abstand halten. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass die Metalllagen formstabil und selbsttragend sind, oder durch entsprechende Isolationsplatten verstärkt werden. Eine derartige Konstruktion ist mechanisch empfindlich und mit kleiner werdenden Schlitzelektroden 28 sowie kleiner werdenden Abstrahlplatten 21 praktisch für Frequenzbereiche über 50 GHz nicht mehr realisierbar. Es besteht demnach ein Bedarf, für Höchstfrequenzen eine zuverlässigere Antennenstruktur zu schaffen.
  • Ein weiterer Nachteil bisheriger Höchstfrequenztechniken liegt in der Vielzahl unterschiedlicher Bauelemente, die auf einer übergeordneten Schaltungsplatine zusammenzuschalten sind, so dass nachteilig parasitäre Strukturen die Zuverlässigkeit und Funktion der Schaltungen beeinträchtigen.
  • 18 zeigt ein Halbleitermodul 60 gemäß dem Stand der Technik der Druckschrift DE 103 36 171 B3 . Dieses Halbleitermodul 60 weist Komponenten 6 für eine Höchstfrequenztechnik auf, wobei Halbleiterchips 12 und 22 mit Flipchipkontakten 62 in einer Kavität 61 eines mehrlagigen Trägersubstrats 58 angeordnet sind. Durch Isolationslagen 16 des Trägersubstrats 58 führen in den Randbereichen 37 mehrere vertikale Leiterbahnen 59 hindurch. Das mehrlagige Trägersubstrat 58 weist auf seiner frei zugänglichen Oberseite eine Abstrahlplatte 21 einer Patchantenne 20 auf, die von einer vertikalen Zuleitung 55, ähnlich einer Streifenleitung, ohm'sch kontaktiert wird, wobei die vertikale Leiterbahn 55 die Funktion einer Leiterbahnzuleitung erfüllt. Das mehrlagige Trägersubstrat 58 ist über ein anisotrop leitendes Füllmaterial 56 und über vertikale Leiterbahnen 64 durch eine Hauptplatine 57 mit Außenkontakten 40 des Halbleitermoduls 60 verbunden.
  • Ein derartiges Halbleitermodul 60 hat den Nachteil, dass es auf vertikale Leiterbahnen 59, die durch mehrere Isolationslagen 16 hindurchgeführt werden müssen, basiert, was einen erheblichen Aufwand an Kosten verursacht. Auch das Anbringen einer Kavität 61 und das Bestücken der Kavität mit den Halbleiterchips 12 und 22 ist eine kostenintensive Lösung, zumal oberflächenmontierbare Flipchipkontakte zu fixieren sind.
  • Ferner erfordert die Einrichtung einer vertikalen Zuleitung 55 zu der Abstrahlplatte 21 der Patchantenne 20 zur ohm'schen Kontaktierung der Abstrahlplatte 21 ein aufwendiges Strukturierungsverfahren mehrerer Isolationsschichten mit metallischen Durchkontakten.
  • Das bekannte Halbleitermodul hat den Nachteil, dass über die vertikalen Leiterbahnen Reflexionen auftreten und Störsignale eingekoppelt werden können, zumal diese vertikalen Leiterbahnen wie vertikale Antennenstäbe wirken, welche Störsignale aufnehmen können.
  • Aus der WO 00/21 030 A1 ist ein RFID IC (radio frequency identification integrated circuit) mit verbesserter RF-Charakteristik bekannt, der ein Gehäuse mit einem daraus hervorstehenden Anschluss und einen RFID IC Chip, der in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Antennenkontakt besitzt, aufweist. Der Antennenkontakt ist benachbart zu dem Anschluss angeordnet und ein Verbindungselement verbindet den Anschluss und den Antennenkontakt.
  • Aus der US 2005/0 057 421 A1 ist ein Downlink-Modul bekannt, das ein Sensor-Interface, das zum Bereitstellen von digitalen Sensorsignalen ausgebildet ist, umfasst. Darüber hinaus weist das Modul einen GPS-Empfänger zum Empfangen von GPS Zeit- und Ortssignalen auf. Das Modul kann zum Formen von Paketen von digitalen Sensorsignalen und GPS Zeit- und Ortssignalen entsprechend einem gewünschten Protokoll konfiguriert sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul zu schaffen, das in der Höchstfrequenztechnik eingesetzt werden kann und aus einem kompakten ”quasi”-monolithischen Block besteht, der Höchstfrequenzsignale zuverlässig sendet und/oder empfängt, überträgt und/oder verarbeitet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit Komponenten für das Abstandserfassungsradar. Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabängigen Ansprüche sowie dem Verfahren der unabhängigen Ansprüche Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Halbleitermodul mit Komponenten für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse geschaffen. Das Halbleitermodul weist dazu eine Hauptfläche aus einer Oberseite einer Kunststoffgehäusemasse und mindestens aus einer aktiven Oberseite eines Halbleiterchips auf. Auf der Hauptfläche ist eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur angeordnet, die im Wechsel strukturierte Metalllagen und strukturierte Isolationslagen aufweist. Mindestens eine der Isolationslagen und/oder die Kunststoffgehäusemasse weisen mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich auf.
  • Dieses Halbleitermodul hat den Vorteil, dass durch das Kunststoffgehäuse ein ”quasi”-monolithischer Block geschaffen wird, der sämtliche Komponenten für ein Halbleitermodul für Höchstfrequenztechnik aufweist. Durch das Vorsehen mindestens eines Höchstfrequenz-Isolationsbereichs entweder in den vorgesehenen Isolationslagen auf dem Kunststoffgehäuse oder innerhalb der Kunststoffgehäusemasse des Kunststoffgehäuses ist der Vorteil verbunden, dass nicht nur die für die Funktion des Halbleitermoduls erforderlichen Halbleiterchips in dem ”quasi”-monolithischen Block eines Kunststoffgehäuses eingebettet sein können, sondern auch eine Antennenstruktur integraler Bestandteil des Kunststoffgehäuses ist.
  • Dabei ist außerdem von Vorteil, dass nicht die gesamte Kunststoffgehäusemasse oder eine vollständige Isolationslage aus einem Material, das für die Höchstfrequenztechnik geeignet ist, bestehen muss, sondern dass es durchaus möglich ist, lediglich mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich in den Isolationslagen und/oder in der Kunststoffgehäusemasse des Kunststoffgehäuses vorzusehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dazu der Höchstfrequenz-Isolationsbereich eine relative Dielektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 2,5 auf. Um einen derartigen Höchstfrequenz-Isolationsbereich zu verwirklichen, werden auch Kunststoffschäume mit relativ kleinem spezifischen Gewicht eingesetzt. Diese Schaummaterialien haben typische Porengrößen von 0,4 mm. Bei weiterer Miniaturisierung des Höchstfrequenz-Isolationsbereichs ergeben sich jedoch für derartige Schaummaterialien Materialeigenschaften, die nicht mehr homogen sind, das bedeutet, dass die εr-Toleranzen unzulässig groß werden.
  • Zwar besteht die Möglichkeit, bei Leiterplatten als Träger eines Höchstfrequenzmoduls einen relevanten Höchstfrequenz-Isolationsbereich frei zu fräsen, so dass ein εr von annähernd 1 konstruktiv realisierbar ist, jedoch hat auch hier die Frästechnik Dimensionsgrenzen, die nicht ohne weiteres unterschritten werden können, so dass der Miniaturisierung damit Grenzen gesetzt sind. Außerdem ist es schwierig, mittels Fräsen Sacklöcher herzustellen, die an einer Metalllage enden. Darüber hinaus erlaubt zwar das Fräsen ein Herstellen von Sacklöchern, was jedoch kostenintensiv ist, wobei die Kosten mit kleineren Abmessungen steigen.
  • Eine weitere Möglichkeit, Durchbrüche und damit Höchstfrequenz-Isolationsbereiche mit einem εr ~ 1 zu schaffen, besteht darin, ein Laserabtragsverfahren anzuwenden, was jedoch ebenfalls kostenaufwendig ist. Außerdem erlauben all diese Verfahren keinerlei Hinterschneidungen, die eventuell insbesondere für eine Patsch-Antennenstruktur mit Aperturen vorteilhaft sind.
  • Diese Einschränkungen werden erst durch die erfindungsgemäße Lösung überwunden, so dass Antennenstrukturen auch als integraler Bestandteil eines Halbleitermoduls mit Komponenten für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse realisiert werden können. Darüber hinaus hat der Einsatz eines Gehäuses den Vorteil, dass eine Hauptfläche aus Halbleiterchipoberfläche und Kunststoffgehäusemasseoberfläche zur Verfügung steht, welche für eine anschließende Dünnfilmprozessierung von Leiterbahnverbindungen zu Elektroden von Halbleiterchips und für das Vorsehen von Schlitzelektroden, Streifenleitungen und Abstrahlplatten von Patchantennenstrukturen in unterschiedlichen Metalllagen ebene Flächen mit verhältnismäßig geringer Topografie zur Verfügung stellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleitermodul einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich für eine Patchantennenstruktur oder eine Streifen-Antennenstruktur oder eine Schlitzantennenstruktur mit entsprechend angepasster Abstrahlplatte auf.
  • Besonders bevorzugt wird eine Antennenstruktur, die mit einem Antennenkopplungsbereich in der Isolationslage und/oder der Kunststoffgehäusemasse arbeitet und in vorteilhafter Weise keine ohm'sche Kontaktierung zwischen einer energiezuführenden Streifenleitung und einer raumabstrahlenden Antennenplatte aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Höchstfrequenz-Isolationsbereich ein Koppelhohlraum in der Kunststoffgehäusemasse oder in einer Isolationslage geschaffen. Bei einem Koppelhohlraum wird automatisch eine relative Dielelektrizitätskonstante εr mit εr ~ 1 geschaffen. Dazu ist der Antennenkopplungsbereich von der Abstrahlplatte bedeckt. Gegenüberliegend zur Abstrahlplatte ist eine Apertur oder ein Kopplungsschlitz zur Einkopplung der Höchstfrequenzenergie vorgesehen. Die Apertur kann dazu in bevorzugter Weise von einer Schlitzelektrode gebildet werden. Dieser Schlitz einer Schlitzelektrode wird von einer beabstandeten Streifenleitung für eine polarisierte Antennenkopplung einer polarisierten Patchantennenstruktur, beabstandet von der Schlitzelektrode, gekreuzt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Apertur von einer Doppelschlitzelektrode gebildet, deren Kopplungsschlitze orthogonal zueinander angeordnet sind und jeweils von beabstandeten Streifenleitungen für eine dualpolarisierte Antennenkopplung einer dualpolarisierten Apertur gekoppelten Patchantennenstruktur beabstandet gekreuzt werden.
  • Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Halbleitermodul eine dielektrische Linse aufweist, die über der Abstrahlplatte angeordnet ist. Dieses hat den Vorteil, dass die Richtwirkung der Antennenstruktur weiter verbessert werden kann, und die Ankopplung zum Raum effektiver wird.
  • Bevorzugt ist es, dass der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte der Dicke der Isolationslage in dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich entspricht. Eine derartige Konstruktion hat den Vorteil, dass für den Antennenkopplungsbereich einheitlich eine der oberen Isolationslagen auf dem Kunststoffgehäuse durchgängig mit einer relativen Dielelektrizitätskonstanten in dem Bereich von 1 ≤ εr ≤ 3,5 eingesetzt werden kann. Diese Isolationslage kann neben der Ankopplung der Abstrahlplatte zusätzlich als reine Isolationslage zwischen zwei strukturierten Metallagen eingesetzt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte der Dicke einer Kunststoffgehäusemasse eines Kunststoffgehäuses entspricht und als Koppelhohlraum in der Kunststoffgehäusemasse angeordnet und an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen der Antennenstruktur angepasst ist. Das hat den Vorteil, dass mit der Dicke eines Kunststoffgehäuses gleichzeitig die Höhe des Koppelhohlraums definiert wird und durch Variation der Dicke des Kunststoffgehäuses eine unproblematische Anpassung an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen der Antennenstruktur durch konstruktive Maßnahmen möglich wird.
  • Neben der Herstellung unterschiedlicher Kunststoffgehäusedicken eines Kunststoffgehäuses kann im Bereich der Antennenstruktur, abweichend von der Dicke des Kunststoffgehäuses, durch besondere konstruktive Maßnahmen die Anpassung der Antennenstruktur an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen vorgesehen werden. Dazu wird vorzugsweise der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte durch Anordnen der Apertur auf unterschiedlichen Metalllagen der mehrlagigen Leiterbahnstruktur auf der Hauptfläche an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen der Antennenstruktur angepasst. Hierbei wird zur Anpassung an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen die Möglichkeit eingesetzt, die unterschiedlichen Niveaus der Metalllagen auf der Hauptfläche zu nutzen.
  • Eine weitere Möglichkeit, die unterschiedlichen Kopplungsfrequenzen der Antennenstruktur anzupassen, besteht darin, dass der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte durch unterschiedliche Formgebung einer Bodenfläche einer dielektrischen Linse an die Kopplungsfrequenz der Antennenstruktur angepasst ist. Dazu kann die Bodenfläche der dielektrischen Linse als Mesastruktur konstruiert sein, wobei die Mesastruktur die Abstrahlplatte trägt. Außerdem ist es möglich, dass die Bodenfläche der dielektrischen Linse eine Vertiefung aufweist, in welcher die Abstrahlplatte angeordnet ist. In dem Fall der Mesastruktur kann eine höhere Kopplungsfrequenz erreicht werden und im Fall der Vertiefung in der dielektrischen Linse wird sich eine verminderte Kopplungsfrequenz ergeben.
  • Außerdem ist es ohne weiteres möglich, in der Kunststoffgehäusemasse einen VCO für Höchstfrequenzen anzuordnen, der benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich mit Antennenstruktur angeordnet ist. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die Streifenleitung von einer Elektrode des VCO-Halbleiterchips zu einer beabstandet angeordneten Apertur einer Schlitzelektrode derart optimiert ausgeführt werden kann, dass Signalreflexionen sowie die Einkopplung von elektromagnetischen Störfeldern minimiert sind. In keiner bisher bekannten Technologie ist es möglich, eine derart optimal angepasste Verbindung zwischen einem VCO-Halbleiterchip und einer Patchantennenstruktur herzustellen.
  • Darüber hinaus können weitere Halbleiterchips, wie vorzugsweise ein DSP-(digital signal processor)Halbleiterchip für Höchstfrequenzbauteile in die Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden, so dass auch derartige Halbleiterchips benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich mit Antennenstruktur angeordnet sind.
  • Das Halbleitermodul weist vorzugsweise nicht nur einzelne Antennen auf, sondern Antennenstrukturen mit Antennen-Arrays, die in einem Höchstfrequenz-Isolationsbereich angeordnet sind. Derartige Antennenstrukturen können im Quadrat oder in einem Rechteck angeordnet sein, wobei jeweils eine Antennenstruktur in einer Ecke des Quadrats oder des Rechtecks angeordnet ist. Auch können derartige Antennen-Arrays in einem Randbereich eines Halbleitermoduls in einer Linie oder in mehreren Reihen angeordnet sein. Derartige Antennen-Arrays verfügen nicht über äußere Kontakte, sondern stehen über direkte Leitungen auf der Hauptfläche des Kunststoffgehäuses mit dem Halbleiterchip in Verbindung. Somit ergeben sich Bereiche des Halbleitermoduls, die sich nicht auf elektrisch leitende Außenkontakte wie Lötkugeln abstützen können, so dass diese Bereiche praktisch schwebend auf einer übergeordneten Schaltungsplatine angeordnet sind. Um derartige Bereiche in vorteilhafter weise zu stabilisieren und zu stützen, weist das Halbleitermodul vorzugsweise oberflächenmontierbare Lotkugeln auf, die teilweise als mechanische Stützen und/oder Abstandshalter des Halbleitermoduls zur Oberflächenmontage auf einer übergeordneten Schaltungsplatine vorgesehen sind.
  • Auf einer den Außenkontakten bzw. den Lotkugeln für Stützfunktionen gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls sind in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Kühlkörper angeordnet. Derartige Kühlkörper können über eine wärmeleitende Klebstoffschicht oder Lotschicht mit der Rückseite des Kunststoffgehäuses stoffschlüssig verbunden sein. Außerdem kann der Kühlkörper Kühlrippen aufweisen, welche die Wärme intensiv an die Umgebung abstrahlen und/oder über Konvektion abgeben können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlrippen des Kühlkörpers derart angeordnet, dass zwischen den Kühlrippen das Halbleitermodul auf dem Kühlkörper fixiert ist. Außerdem können die Kühlrippen, zwischen denen das Halbleitermodul angeordnet ist, selber Lotkugeln aufweisen, die der mechanischen Fixierung auf einer übergeordneten Schaltungsplatine dienen.
  • Auch ein Abschirmgehäuse kann als Kühlkörper eingesetzt werden, wobei das Halbleitermodul auf einer Innenseite des Abschirmgehäuses fixiert ist. Vorzugsweise bilden Lotkugeln, die auf den Kühlrippen der Kühlkörper angeordnet sind, oder Lotdepots auf den Seitenwandenden der Seitenwände eines Abschirmgehäuses mit den Außenkontakten des Halbleitermoduls eine Ebene, in der die Außenkontakte und die Lotkugeln des Kühlkörpers bzw. die Lotdepots des Abschirmgehäuses oberflächenmontiert sind. Darüber hinaus können der Kühlkörper und eine Patchantennenstruktur auf der Rückseite des Halbleitermoduls angeordnet sein. Dieses hat den Vorteil, dass der Kühlkörper, der die Patchantennenstruktur umgibt, gleichzeitig als Gegengewicht wirken kann und somit die Richtcharakteristik der Patchantenne verbessert.
  • Wird ein derartiges Halbleitermodul erfindungsgemäß in einem Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge eingesetzt, so ist es von Vorteil, dass ein derartiges Abstandserfassungsradar mehrere, mindestens in einer Linie angeordnete Antennenstrukturen aufweist. Als Navigationsgeräte mit sattelitengestützter globaler Positionserfassung werden Halbleitermodule eingesetzt, deren Antennen-Arrays auf einer quadratischen oder rechteckigen Fläche angeordnet sind, und mindestens die Ecken dieser quadratischen oder rechteckigen Fläche mit jeweils einer Antennenstruktur belegen. Auch Transponder können mit einem derartigen Halbleitermodul ausgestattet sein, um eine globale Positionsabfrage eines Gerätes oder Fahrzeugs mit einem Halbleitermodul zu ermöglichen.
  • Für das Herstellen eines Halbleitermoduls mit Komponenten für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse können zwei Verfahren unterschieden werden. Ein Verfahren ermöglicht den Bau bzw. die Herstellung von Antennenstrukturen mit Hohlraumresonator einer Kunststoffgehäusemasse als integraler Bestandteil eines Kunststoffgehäuses und ein anderes Verfahren liefert ein Halbleitermodul mit Antennenstruktur, wobei die Antennenstruktur in einer Isolationsschicht mit einer relativen Dielelektrizitätskonstanten εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 eines Kunststoffgehäuses vorgesehen wird.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit Komponenten für ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse, wobei das Kunststoffgehäuse einen Resonatorhohlraum für eine Antennenstruktur aufweist, werden folgende Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt.
  • Zunächst werden Komponenten des Halbleitermoduls mit mindestens einem Halbleiterchip für Höchstfrequenzen mit Elektroden auf einer aktiven Oberseite und/oder mit passiven Bauelementen mit entsprechenden Elektroden auf einer Anschlussebene hergestellt. Vorbereitend für den Koppelhohlraum der Antennenstruktur wird mindestens eine Opfermaterialstruktur für einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich des Halbleitermoduls hergestellt. Nach dieser Herstellung von Einzelkomponenten werden der Halbleiterchip, die passiven Bauelemente mit ihren Elektroden sowie die Opfermaterialstruktur auf eine Oberseite eines Hilfsträgers aufgebracht. Dabei erfolgt das Einlegen der Opfermaterialstruktur an relevanten Stellen analog zur Halbleiterchip-Plazierung auf dem Hilfsträger. Anschließend erfolgt ein Einbetten oder Einlaminieren der Komponenten in eine Kunststoffgehäusemasse auf dem Hilfsträger.
  • Danach kann der Hilfsträger unter Freilegen einer Hauptfläche aus Kunststoffgehäusemasse, Elektroden und einer Oberseite der Opfermaterialstruktur und unter Ausbilden einer Verbundplatte entfernt werden. Auf diese Verbundplatte wird eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur auf die Hauptfläche durch Aufbringen von strukturierten Metalllagen im Wechsel mit strukturierten Isolationslagen aufgebracht. Schließlich wird die Opfermaterialstruktur von der Rückseite der Verbundplatte aus entfernt. Danach kann ein Gestalten des entstandenen Hohlraums zu einem Höchstfrequenz-Isolationsbereich erfolgen.
  • Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mittels eines parallelen Herstellens einer Vielzahl von Halbleitermodulen auf einem Hilfsträger eine erhebliche Kosteneinsparung verbunden sein kann. Darüber hinaus hat das Verfahren den Vorteil, dass durch einfaches Layout sichergestellt werden kann, dass die Opfermaterialstruktur über eine kleine Fläche, zum Beispiel kleiner als 100 μm2 nicht mit Dünnfilm beschichtet wird und somit nachher für geeignete Chemikalien zum Auflösen der Opfermaterialstruktur frei zugänglich ist. Weiterhin ist es möglich, dass ein Prozessieren der Rückseite des Halbleitermoduls völlig unabhängig von der Oberseite des Halbleitermoduls erfolgen kann. Die Opfermaterialstruktur wird anschließend durch geeignete Lösungsmittel oder Ätzmittel entfernt. Zurück bleibt ein definierter Resonanzhohlraum mit dem gewünschten εr = 1 für Luft.
  • Ein Verschließen der Zugangsöffnung ist eigentlich nicht erforderlich, jedoch kann der Hohlraum mit einer geeigneten Flüssigkeit mit einem vorbestimmten εr gefüllt und anschließend auch verschlossen werden. Diese Flüssigkeit, deren relative Dielelektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 liegt, ergibt einen flüssigkeitsgefüllten Hohlraum. Dieser flüssigkeitsgefüllte Hohlraum weist zunächst noch eine Öffnung zur Rückseite des Halbleitermoduls hin auf, die aber durch eine entsprechende dielektrische Linsenkonstruktion vollständig flüssigkeitsdicht abgeschlossen werden kann. Der entstandene Hohlraum kann somit als Höchstfrequenz-Isolationsraum zu einer Patchantennenstruktur, einer Streifen-Antennenstruktur und/oder eine Schlitzantennenstruktur mit Abstrahlplatte gestaltet werden.
  • Die Materialeigenschaften des Opfermaterials sind einerseits eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens zu der Aushärttemperatur der Kunststoffgehäusemasse und der Dielektrika. Ferner soll das Opfermaterial beständig und chemisch inert gegenüber der Kunststoffgehäusemasse, den Dielektrika sowie den Prozesschemikalien der Dünnschichttechnologie, wie den Chemikalien für ein Entwickeln eines Fotolackes, für entsprechende Elektrolyte, sowie für Stripp-Chemikalien sein.
  • Schließlich soll das Opfermaterial chemisch lösbar/ätzbar in Lösung/Ätzen sein, welche die Dünnfilmschichten, wie Dielektrika und Metalllagen und die Kunststoffgehäusemasse nicht oder hinreichend wenig angreifen. Die umgebende Masse kann durch die Kunststoffgehäusemasse vorgegeben werden, so dass der entstandene Hohlraum zu einem Resonanzhohlraum für Höchstfrequenzen in der Kunststoffgehäusemasse des Kunststoffgehäuses gestaltet wird.
  • Der entstandene Hohlraum kann von einer Abstrahlplatte bedeckt werden, und gegenüberliegend zur Abstrahlplatte kann eine Apertur oder ein Schlitz zur Einkopplung der Höchstfrequenzenergie angeordnet sein. Mit einem derart gestalteten Hohlraum kann eine polarisierte und Apertur gekoppelte Patchantennenstruktur verwirklicht werden. Wird der Hohlraum in einer Kunststoffgehäusemasse von der Abstrahlplatte abgeschlossen, so entspricht die Höhe des Hohlraums der Dicke der Verbundplatte, wobei die Verbundplatte die Kopplungsfrequenz definiert. Durch Ausgestaltung einer Linse, welche den Hohlraum in dem Kunststoffgehäuse abschließt, kann die Lage der Abstrahlplatte variiert werden, so dass der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen angepasst werden kann.
  • Die Opfermaterialstruktur wird vorzugsweise aus Polyamid aufgebaut, was in vorteilhafter Weise das Entfernen der Opfermaterialstruktur aus der Kunststoffgehäusemasse mit Hilfe eines Lösungsmittels erleichtert. Polyamid ist hinreichend temperaturstabil und kann sowohl in Aceton, als auch in Butyrolacton gelöst werden, während typisch aushärtbare Dielektrika wie Polyamid, BCB, PBO und alle übrigen Metalle, die in der mehrlagigen Leiterbahnstruktur enthalten sind, gegenüber Aceton und Butyrolacton beständig sind.
  • Ein erstes Dielektrikum kann das Opfermaterial auch komplett abdecken und damit schützen. Nun lässt die Wahl des Opfermaterials größere Freiheitsgrade zu, da die Bedingung, dass das Opfermaterial beständig gegen alle Dünnfilmprozesschemikalien zu sein hat, entfällt. Bevor das Opfermaterial jedoch mit geeigneten Chemikalien gelöst werden kann, wird vor dem Entfernen der Opfermaterialstruktur die Kunststoffgehäusemasse bzw. die Schutzschicht mindestens teilweise von der Rückseite der Opfermaterialstruktur, vorzugsweise mittels Laserablation, entfernt. Dadurch wird eine Öffnung in dem Dielektrikum geschaffen, durch welche das Mittel zum Entfernen des Opfermaterials die Opfermaterialstruktur herauslösen oder herausätzen kann. Im einfachsten Fall weist die Opfermaterialstruktur ein wasserlösliches Opfermaterial auf Glucosebasis oder auf Salzbasis auf, so dass als Lösungsmittel Wasser einsetzbar ist.
  • Vor dem Entfernen des Hilfsträgers wird die Verbundplatte bzw. ein Laminat aus Halbleiterchips und Kunststoffgehäusemasse von der Rückseite aus so weit gedünnt, dass die Dicke den unterschiedlichen Kopplungsfrequenzen einer Antennenstruktur angepasst ist. Durch die unterschiedliche Gestaltung der Dicke einer Kunststoffgehäusemasse eines Kunststoffgehäuses ist es möglich, in vorteilhafter Weise für unterschiedliche Frequenzen auch unterschiedliche Antennenstrukturen bereitzustellen.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls mit Komponenten für ein Abstandsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse, bei dem anstelle einer Hohlraumstruktur ein Höchstfrequenz-Isolationsbereich in einer der Isolationslagen bereitgestellt wird, weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst werden wie beim obigen Verfahren Komponenten eines Halbleitermoduls mit mindestens einem Halbleiterchip für Höchstfrequenzen mit Elektroden auf einer aktiven Oberseite und/oder mit passiven Bauelementen mit Elektroden auf einer Anschlussebene hergestellt. Anschließend werden die Halbleiterchips und die passiven Bauelemente mit ihren Elektroden auf eine Oberseite eines Hilfsträgers aufgebracht. Danach erfolgt ein Einbetten oder Einlaminieren der Komponenten in eine Kunststoffgehäusemasse. Bei diesem Verfahren entfällt in vorteilhafter Weise das Vorbereiten und Einbetten eines Opfermaterialkörpers.
  • Danach kann der Hilfsträger unter Freilegen einer Hauptfläche aus Kunststoffgehäusemasse und Elektroden des Halbleiterchips und/oder der passiven Bauelemente unter Ausbilden einer Verbundplatte entfernt werden. Auf die Hauptfläche bzw. die Oberseite der Verbundplatte wird eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur durch Aufbringen von strukturierten Metalllagen und strukturierten Isolationslagen im Wechsel auf die Oberseite der Verbundplatte aufgebracht. Hierbei ist mindestens eine der Isolationslagen aus einem dielektrischen Material für Höchstfrequenzbauteile hergestellt. Das bedeutet, dass diese Isolationslage durchgängig oder mindestens teilweise einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich mit einer relativen Dielelektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 aufweist. Schließlich erfolgt das Strukturieren einer oberen Metalllage zu einer Abstrahlplatte einer Patchantennenstruktur.
  • Da bei diesem Verfahren von vorne herein eine Isolationslage vorgesehen wird, die eine geeignete Dielelektrizitätskonstante aufweist, ist es möglich, gegenüberliegend zur Abstrahlplatte eine Schlitzelektrode in einer tiefer gelegenen Metalllage anzuordnen, die eine Apertur bildet, deren Schlitz von einer beabstandeten Streifenleitung für eine polarisierte Aperturkopplung einer polarisierten und Apertur gekoppelten Patchantenne in einer weiteren darunter angeordneten Metalllage gekreuzt wird. Somit werden auf der Hauptfläche bzw. der Oberseite des Verbundkörpers mindestens drei strukturierte Metalllagen vorgesehen, wobei die unterste Metalllage die Streifenleitung von einer Elektrode eines Halbleiterchips zu der Patchantennenstruktur aufweist. Eine mittlere Metalllage bildet die Apertur bzw. die Schlitzelektrode im Bereich der Patchantenne. Eine oberste Metalllage mit dazwischen angeordneter Isolationslage, die eine geeignete relative Dielelektrizitätskonstante besitzt, weist die Struktur der Abstrahlplatte auf. Eine derartige Abstrahlplatte kann quadratisch, aber auch kreisförmig oder polygonal ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise wird der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte durch Anordnen der Apertur auf unterschiedlichen Metalllagen der mehrschichtigen Leiterbahnstruktur auf der Hauptfläche an unterschiedliche Kopplungsfrequenzen des Antennenkopplungsbereichs angepasst. Dieser Abstand kann durch die Dicke der dort vorgesehenen Isolationsschicht eingestellt werden.
  • In einem weiteren bevorzugten Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird die Abstrahlplatte auf einer Bodenfläche einer dielektrischen Linse angeordnet, wobei der Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte durch unterschiedliche Formgebung der Bodenfläche der dielektrischen Linse an die Kopplungsfrequenz des Antennenkopplungsbereichs angepasst wird.
  • Bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses wird in gleicher Weise verfahren, wie bei dem ersten Verfahrensbeispiel, indem in eine Kunststoffgehäusemasse Halbleiterchips, wie ein VCO- und/oder ein DSP-Halbleiterchip für Höchstfrequenzen eingebettet wird, wobei diese Halbleiterchips benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich mit Antennenstruktur angeordnet werden.
  • Außerdem können, sowohl im ersten Verfahrensbeispiel als auch in dem vorliegenden Verfahrensbeispiel Antennen-Arrays im Höchstfrequenz-Isolationsbereich vorgesehen werden und Antennenstrukturen in einem Quadrat oder in einem Rechteck angeordnet werden, wobei mindestens in den jeweiligen Ecken des Quadrats bzw. des Rechtecks eine Antennenstruktur angeordnet wird. Auch ist es möglich, in die Kunststoffgehäusemasse des Halbleitermoduls ein Antennen-Array im Höchstfrequenz-Isolationsbereich anzuordnen, wobei Antennenstrukturen in einem Randbereich des Halbleitermoduls in einer Linie angeordnet werden. Für beide Durchführungsbeispiele der Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls können oberflächenmontierbare Lotkugeln teilweise als Außenkontakte und teilweise als mechanische Stützen und/oder Abstandhalter vorgesehen werden und auf das Halbleitermodul aufgelötet werden. Auch ist es relativ unabhängig von den beiden Verfahren möglich, Kühlkörper aufzubringen, deren Kühlrippen sich über die Randseiten des Halbleitermoduls hinaus erstrecken, und die zur besseren Stabilisierung des Bauteils auf einer übergeordneten Leiterplatte fixierbar sind. Vorzugsweise erfolgt diese Befestigung mittels auf den Rippen aufgebrachter Lotkugeln, genauso kann die Fixierung durch Klebung erfolgen. Ferner wird in bevorzugter Weise das Halbleitermodul auf einer Innenseite eines Abschirmgehäuses montiert, wobei zum stoffschlüssigen Montieren oder Verbinden mit der Innenseite ein geeigneter thermisch leitender Kunststoff oder ein Lot eingesetzt werden. Dabei kann der Kühlkörper zusammen mit einer Patchantennenstruktur auf der Rückseite des Halbleitermoduls angeordnet werden.
  • Zur Vorbereitung des Hilfsträgers zur Aufnahme von Komponenten des Halbleitermoduls wird die Oberseite des Hilfsträgers vor einem Aufbringen von Komponenten mit einer Klebstofffolie laminiert, was den Vorteil hat, dass großflächig Hilfsträger vorbereitet werden können, die dann anschließend in Hilfsträger für eine begrenzte Zahl von Halbleitermodulen aufgeteilt werden. Bei einem besonders günstigen Durchführungsbeispiel des Verfahrens werden bei der Herstellung der mehrschichtigen Leiterbahnstruktur passive Dünnfilmelemente zwischen den Isolationslagen vor und/oder beim Aufbringen der Metalllagen angeordnet. Derartige Dünnfilmelemente können der Anpassung des Halbleitermoduls an übergeordneten Schaltungen dienen und/oder diskrete, passive Bauelemente, die in derartigen Halbleitermodulen vorgesehen sind, ersetzen.
  • Das Einbetten der Komponenten in eine Kunststoffgehäusemasse wird vorzugsweise mittels Kompressionsmoldverfahren und/oder eines Dispensverfahrens und/oder eines Laminierverfahrens durchgeführt. Um die Komponenten in eine Kunststoffgehäusemasse einzulaminieren, wird ein entsprechendes Kunststofflaminat aufgeheizt und auf den mit Komponenten bestückten Hilfsträger auflaminiert.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren sind nur schematisch und nicht maßstäblich; so sind vor allem Dünnfilmschichten zur besseren Darstellung überproportional dick dargestellt.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 1, mit Möglichkeiten zur Anbringung von Verbindungselementen;
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 1, mit einem Verbindungselement zu einem oberflächenmontierbaren Außenkontakt auf der Unterseite des Halbleitermoduls;
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 1, mit einem Bonddrahtverbindungselement zu einer Kontaktanschlussfläche einer übergeordneten Leiterplatte;
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 1, mit einem Lotkugelverbindungselement zu einer Anschlusskontaktfläche einer übergeordneten Leiterplatte;
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 6, mit einer ersten Modifikation der Antennenstruktur;
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 6, mit einer zweiten Modifikation der Antennenstruktur;
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 6, mit einer dritten Modifikation der Antennenstruktur;
  • 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul, gemäß 6, mit einer vierten Modifikation der Antennenstruktur;
  • 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 12 zeigt eine schematische Untersicht auf das Halbleitermodul, gemäß 6 bis 11;
  • 13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul, einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
  • 15 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Patchantenne mit einer Streifen-Antenrnenstruktur gemäß dem Stand der Technik;
  • 16 zeigt eine schematische, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Patchantenne mit Schlitzantennenstruktur gemäß dem Stand der Technik;
  • 17 zeigt eine schematische, auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Patchantenne mit Doppelschlitzantennenstruktur gemäß dem Stand der Technik; und
  • 18 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul mit Patchantenne gemäß dem Stand der Technik.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 1, einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Halbleitermodul 1 ist auf der Basis eines Kunststoffgehäuses 7 aufgebaut und weist auf seiner Rückseite 42 in dieser Ausführungsform der Erfindung einen großflächigen Kühlkörper 43 aus Metall auf, der gleichzeitig ein Gegengewicht für eine Antennenstruktur 34 bilden kann, um die Richtwirkung der Antennenstruktur 34 zu erhöhen.
  • Das Kunststoffgehäuse 7 hat den Vorteil, dass die Komponenten 6 für Höchstfrequenztechnik nahe beieinander angeordnet werden können, und insbesondere eine Verbindungsleitung 65 zwischen einer Elektrode eines hier dargestellten VCO-Halbleiterchips 12 und der Antennenstruktur 34 äußerst kurz bzw. als planar optimierter Wellenleiter ausgeführt werden kann, so dass parasitäre Effekte und Reflexionen minimiert werden. Als Halbleiterchip 12 kann auch ein Signalverstärker und/oder ein Frequenzvervielfacher mit externer Taktsignalzuführung vorgesehen werden.
  • Ein weiterer Vorteil dieser ersten Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass auf einer Hauptfläche 8 des Kunststoffgehäuses 7 eine nahezu ebene Leiterbahnstruktur 13 vorzugsweise in hier nicht näher beschriebener Dünnfilmtechnologie angeordnet werden kann, die auf die Erfordernisse einer Höchstfrequenz-Antennenstruktur 34 angepasst ist. So können Übertragungsleitungen 67 unmittelbar auf der Hauptfläche 8 oder auf einer darauf aufgebrachten dünnen Isolationsschicht ausgeführt werden, zumal diese Hauptflächen 8 aus einer Oberseite 9 einer Kunststoffgehäusemasse 10 und aus Oberseiten 11 der in die Kunststoffmasse 10 eingebetteten Halbleiterchips 12 und 22 gebildet ist. Auf dieser ersten unteren Metalllage 14 mit den entsprechenden Übertragungsleitungen 67 zwischen Elektroden 48 der Halbleiterchips 12 und 22 untereinander und mit der Antennenstruktur 34 ist eine Isolationsschicht 17 angeordnet, die eine zweite Metalllage 15 elektrisch von der ersten Metalllage 14 isoliert.
  • Auf einer oberen Metalllage ist eine Abstrahlplatte 21 einer Patchantenne 20 strukturiert. Diese obere Metalllage mit der Abstrahlplatte 21 hat von der mittleren Metalllage 15 einen Abstand a. Die dazwischen angeordnete Isolationslage weist ein Isolationsmaterial auf, das für die Höchstfrequenztechnik geeignet ist, wobei die relative Dielelektrizitätskonstante εr für diese Isolationslage 16 zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 liegt. Die Dicke d dieser Isolationslage entspricht dem Abstand a zwischen der Abstrahlplatte 21 und einer Schlitzelektrode 28 mit einem Kopplungsschlitz 27 in der Metalllage 15. Dieser Kopplungsschlitz 27 bildet eine Apertur 26 durch den die Höchstfrequenzenergie von der Verbindungsleitung 65 in den Zwischenraum zwischen Abstrahlplatte 21 und der Schlitzelektrode 28 eingekoppelt wird. Über der Abstrahlplatte 21 ist in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung eine dielektrische Linse 33 angeordnet, deren Bodenfläche 35 parallel zur Abstrahlplatte 21 angeordnet ist und deren Kontur 66 der Verbesserung der Richtwirkung der Antennenstruktur 34 dient. In einer nicht dargestellten Variante ist die Abstrahlplatte 21 in die dielektrische Linse 33 analog der später folgenden Beschreibungen der 8 und 10 integriert.
  • Mehrere derartige Halbleitermodule 1 können auf der Grundlage einer Verbundplatte 49, die auch Nutzen genannt wird, aus Kunststoffgehäusemasse 10 und Halbleiterchips 12 und 22 gleichzeitig hergestellt werden. Dazu wird auf der Hauptfläche 8, welche von der Oberseite 50 der Verbundplatte 49 gebildet wird, für eine Mehrzahl von Halbleitermodulen 1 eine mehrlagige Leiterbahnstruktur 13 mit Übertragungsleitungen 67 in einer ersten Metalllage 14 auf einer optional auf die Fläche 8 aufgebrachten und strukturierten Isolierschicht aufgebracht. Ferner ist eine zweite Metalllage 15 zum Anbringen einer Schlitzelektrode 28 vorgesehen. In einer dritten Metalllage wird die Abstrahlplatte 21 angeordnet und zwischen den Metalllagen sind Isolationslagen 16 und 17 aufgebracht. Des weiteren ist es möglich, die zweite und/oder dritte Metalllage außerhalb des Antennenbereichs auch für Verbindungsleitungen der einzelnen Komponenten oder Anpassungsstrukturen zu verwenden. Auf die Rückseite 51 der Verbundplatte 49, welche die Rückseite 42 des Kunststoffgehäuses bildet, kann für mehrere Halbleitermodule 1 die in 1 gezeigte Kühlplatte 43 angebracht werden. Auch die dielektrische Linse 33 kann noch vor dem Auftrennen der Verbundplatte 49 in einzelne Halbleitermodule 1 mit ihrer Bodenfläche 35 auf die Abstrahlfläche 21 geklebt werden.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 1 gemäß 1 mit Möglichkeiten zur Anbringung von Verbindungselementen. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Dazu kann einerseits, wie in diesem Ausführungsbeispiel auf der linken Seite in 2 gezeigt wird, die Isolationslage 16 bis auf die strukturierte Metalllage 15 partiell oder selektiv entfernt werden, um eine Kontaktanschlussfläche 68 für ein Verbindungselement zu schaffen, wobei über einen Durchkontakt 69 eine Verbindung zu der unteren Metalllage 14 geschaffen werden kann. Es ist ferner möglich, nicht nur Metalllage 15 sondern weitere Metalllagen für Außenkontakte zu konzipieren, wobei hier aus Übersichtsgründen auf eine separate Darstellung verzichtet wird.
  • Unabhängig von der linken Seite ist auf der rechten Seite in 2 eine weitere Variante für Außenkontakte dargestellt. Die mehrlagige Leiterbahnstruktur 13 überragt die Hauptfläche 8, so dass eine Kontaktanschlussfläche 68 beispielsweise für einen Lotkugelkontakt geschaffen wird, der dann hier dargestellt mit der strukturierten Metalllage 14 verbunden ist. Genauso können, hier nicht dargestellt, weitere Metalllagen für Kontaktanschlussflächen genutzt werden. Der Überstand der Leiterbahnstruktur kann leicht, wie vorher beschrieben, mit einer Opferschicht analog des Koppelhohlraumes hergestellt werden.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 1 gemäß 1 mit einem Verbindungselement 65 zu einem oberflächenmontierbaren Außenkontakt 40, der zusammen mit einem Bonddraht 70 in eine zusätzliche zweite Kunststoffgehäusemasse 19 eingebettet ist. Alle weiteren Komponenten, welche die gleiche Funktion wie in den 1 und 2aufweisen, werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul gemäß 1, das analog einer COB-Montage (chip an board) auf einer übergeordneten Leiterplatte 76 mit Bonddrahtverbindungselementen 70 verbunden ist, die, wie hier dargestellt, mit einer Globtopabdeckung 92 geschützt sind. Dazu weist die Leiterplatte 76 auf ihrer Oberseite 84 eine Anschlusskontaktfläche 77 auf, die, wie hier dargestellt, über einen Durchkontakt 85 durch die übergeordnete Leiterplatte 76 mit einem flächigen Außenkontakt 40 auf der Unterseite 87 der übergeordneten Leiterplatte 76 elektrisch verbunden ist. Hier wird somit wie in 3 die mittlere Metalllage 15 genutzt, um das Halbleitermodul 1 mit einer Anschlusskontaktfläche 77 einer übergeordneten Leiterplatte 76 elektrisch zu koppeln.
  • Darüber hinaus weist bei dieser Ausführungsform der Erfindung das Halbleitermodul 1 auf seiner Rückseite 42 eine weitere Metalllage 86 auf, die strukturiert sein kann oder die gesamte Rückseite 42 des Kunststoffgehäuses des Halbleitermoduls 1 bedecken kann. Diese ist in dieser Ausführungsform gemäß 4 über eine thermisch leitende Klebstoffschicht 88 oder Lotschicht mit einer großflächigen Kontaktschicht 89 auf der Oberseite 84 der übergeordneten Leiterplatte 76 mindestens thermisch verbunden, so dass über eine Vielzahl von Durchkontakten 90 Wärme an eine auf der Unterseite 87 der Leiterplatte 76 angeordnete Kühlfläche 91 abgegeben werden kann, die ihrerseits mit einem nicht gezeigten Kühlkörper in Wirkverbindung steht. Die Durchkontakte 90 können jedoch auch als elektrische Durchkontakte genutzt werden, sofern als Klebstoffschicht 88 ein Leitkleber eingesetzt wird. Außerdem kann die Metalllage 86 strukturiert sein, so dass anstelle der großflächigen Kontaktschicht 89 einzelne Anschlusskontaktflächen auf der Oberseite 84 der Leiterplatte 76 mit entsprechend strukturierten Kontakten auf der Rückseite 42 des Kunststoffgehäuses 7 verbunden sein können. Außerdem weist die hier dargestellte Ausführungsform gemäß 4 einen oder mehrere Durchkontakte 82 auf, welche die Metalllage 86 auf der Rückseite 42 des Kunststoffgehäuses 7 mit beispielsweise der mittleren Metalllage 15 innerhalb der mehrschichtigen Leiterbahnstruktur 13 verbinden. Somit eröffnet das erfindungsgemäße Halbleitermodul 1 eine Vielzahl von Möglichkeiten, optimal ein Höchstfrequenzhalbleitermodul zu gestalten.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 1 gemäß 1 mit einem Lotkugelverbindungselement 39, von einer Kontaktanschlussfläche 68 der unteren Metalllage 14 auf der Hauptfläche 8 des Kunststoffgehäuses 7 zu einer Anschlusskontaktfläche 77 auf der Oberseite 84 einer übergeordneten Leiterplatte 76. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 2, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Auch dieses Halbleitermodul 2 basiert auf einem Kunststoffgehäuse 7 mit einer Verbundplatte 49, die eine Rückseite 51 und eine Oberseite 50 aufweist, wobei auf der Oberseite 50 eine mehrlagige Leiterbahnstruktur 13 angeordnet ist. Dazu bildet die Oberseite 50 der Verbundplatte 49 eine Hauptfläche 8, die sich aus der Oberseite 9, einer Kunststoffgehäusemasse 10 und aktiven Oberseiten 11 von Halbleiterchips 12 zusammensetzt.
  • Im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 wird der Antennenkopplungsbereich 24 nicht in einem Isolationsmaterial mit geeigneter relativer Dielelektrizitätskonstanten angeordnet, sondern von einem Koppelhohlraum 25 gebildet, der in die Kunststoffgehäusemasse eingebracht ist und eine relative Dielektrizitätskonstante von 1 aufweist. Somit wird die Kopplungsfrequenz für die Antennenstruktur 34 hauptsächlich durch die Dicke D der Kunststoffgehäusemasse 10 für die Verbundplatte 49 des Kunststoffgehäuses 7 bestimmt.
  • Der Koppelhohlraum 25 kann mittels Laserablation in die Kunststoffgehäusemasse von der Rückseite 51 der Verbundplatte 49 eingebracht werden, oder bei komplexerer Gestaltung des Koppelhohlraums 25 vor dem Fertigstellen der Verbundplatte 49 durch Einformen einer Opfermaterialstruktur in die Kunststoffgehäusemasse 10 vorgeformt werden. Geeignete Materialien für eine derartige Opfermaterialstruktur sind oben beschrieben. Ebenso ist bereits ausführlich auf das Entfernen der Opfermaterialstruktur eingegangen worden. Auch ist bereits die Möglichkeit, den entstehenden Hohlraum 25 mit einer Flüssigkeit zur Einstellung einer geeigneten relativen Dielektrizitätskonstanten aufzufüllen, erörtert worden, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Erörterung verzichtet wird.
  • Im Bereich der mehrlagigen Leiterbahnstruktur ist eine Schlitzantennenstruktur 23 angeordnet, über welche die Energie vom Halbleiterchip 12 zu der Antennenstruktur 34 über den Hohlraum 25 eingekoppelt wird. Während die Höhe h des Hohlraums von der Dicke D der Verbundplatte 49 bestimmt wird, ist der Abstand zwischen einer Schlitzelektrode 28 mit der Apertur 26 und einer Abstrahlplatte 21 in dieser Ausführungsform der Erfindung größer, da eine Isolationslage 16 mit geeigneter relativer Dielelektrizitätskonstanten εr noch zwischen dem Hohlraum 25 und der Apertur 26 angeordnet ist. Die Abstrahlplatte 21 schließt den Koppelhohlraum auf der Rückseite 51 der Verbundplatte 49 ab. Die Richtwirkung der Antenne wird durch eine dielektrische Linse 33, welche auf der Abstrahlplatte 21 mit Hilfe eines Klebstoffs 72 fixiert ist, verstärkt. Die verbliebene Rückseitenfläche des Kunststoffgehäuses 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel von einer strukturierten Metalllage 54 bedeckt, auf welcher über eine wärmeleitende Schicht 73 aus gefülltem Klebstoff und/oder Lotmaterial ein Kühlkörper 43 angeordnet ist.
  • Die Oberseite 71 der mehrlagigen Leiterbahnstruktur 13 bildet gleichzeitig die Rückseite 47 des Halbleitermoduls 2 und ist mit Außenkontakten 40 bestückt, die beispielsweise Lotkugeln 39 darstellen, von denen einige Lotkugeln als mechanische Stütze 41, insbesondere in der Nähe der Antennenstruktur 34, dienen und andere Lotkugeln 39 als Außenkontakte 40 elektrisch mit einer Metalllage 14 und/oder 15 verbunden sind. Durch diese Anordnung der Außenkontakte 40 und der mechanischen Stützen 41 in Lotkugelform ist es möglich, das gesamte Halbleitermodul 2 auf einer Oberseite einer übergeordneten Leiterplatte mit Hilfe eines einzigen Lötvorgangs zu fixieren.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 2 gemäß 6 mit einer ersten Modifikation der Antennenstruktur 34. Diese Modifikation besteht darin, dass die Schlitzelektrode 28 mit Apertur 26 direkt auf der Oberseite 50 des Verbundkörpers 49 bzw. auf der Hauptfläche aus Kunststoffgehäusemasse 10 und Halbleiterchip 12 angeordnet ist. Damit entspricht der Abstand a zwischen der den Hohlraum 25 abdeckenden Abstrahlplatte 21 und der Schlitzelektrode 28 der Dicke D der Kunststoffgehäusemasse 10 und bildet gleichzeitig auch die Höhe h des Koppelhohlraums 25. Bei sonst gleichem Aufbau des Kunststoffgehäuses 7, wie es in 6 gezeigt wird, kann mit dieser Modifikation der Antennenstruktur 34 mit Antennenkopplungsbereich 24 eine Optimierung der Ausgangsleistung erreicht werden.
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 2 gemäß 6 mit einer zweiten Modifikation der Antennenstruktur 34. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Abstrahlplatte 21 in den Bodenbereich der dielektrischen Linse 33 integriert, so dass die Bodenfläche 35 und die Abstrahlplatte 21 eine Hauptfläche ausbilden. Die Bodenfläche 35 der dielektrischen Linse ist über eine Klebstoffschicht 72 mit der Rückseite 51 des Verbundkörpers 49 verbunden und schließt einen in der Kunststoffgehäusemasse 10 angeordneten Koppelhohlraum 25 ab.
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 2 gemäß 6 mit einer dritten Modifikation der Antennenstruktur 34. Auch in diesem Fall werden Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. In dieser Ausführungsform der Erfindung weist die dielektrische Linse 33 einen Sockel 80 im Bodenbereich auf, auf dem die Abstrahlplatte 21 befestigt ist, und der in den Hohlraum 25 hineinragt, so dass noch höhere Frequenzen über den Antennenkopplungsbereich 24 angekoppelt werden können und die Höhe h des Koppelhohlraums 25 unabhängig von der Dicke D der Verbundplatte 49 gestaltet werden kann.
  • 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleitermodul 2 gemäß 6 mit einer vierten Modifikation der Antennenstruktur 34. In diesem Fall weist die dielektrische Linse 33 eine Vertiefung 81 im Bereich der Bodenfläche 35 der Linse 33 auf, welche die Abstrahlplatte 21 trägt. Damit wird der Abstand a zwischen der Schlitzelektrode 28 und der Abstrahlplatte 21 weiter vergrößert, so dass mit diesem Koppelhohlraum 25 tiefere Frequenzen übertragen werden können, ohne die Verbundplatte unnötig dick gestalten zu müssen.
  • 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 3 einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • Diese dritte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass Kühlrippen 44 auf dem Kühlkörper 43 angeordnet sind, und dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich 18 unterhalb der Abstrahlplatte 21 von Kunststoffgehäusemasse 10 gebildet wird. Jedoch weist diese Kunststoffgehäusemasse 10 zumindest im Bereich der Antennenstruktur 34 eine relative Dielelektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 auf, ohne einen Hohlraum zu bilden. Dazu können Kunststoffschäume eingesetzt werden, die bei dieser Antennenstruktur 34 mindestens im Antennenkoppelbereich die Kunststoffgehäusemasse 10 ersetzen und eine geeignete relative Dielelektrizitätskonstante εr aufweisen.
  • Weiter zeigt die 11 eine Durchkontaktierung 82 von der Metalllage 14 auf der Oberseite 50 der Verbundplatte zu der Metalllage 54 auf deren Rückseite 51. Hiermit kann eine EMV-Abschirmung erreicht werden. Weiter können durch eine Vielzahl solcher Durchkontaktierungen und Strukturierung der Metalllage 54 außerhalb des Antennenkoppelbereichs ähnliche Außenkontakte, wie in 2, 3, 4 und/oder 5 beschrieben, gestaltet werden.
  • 12 zeigt eine schematische Untersicht auf das Halbleitermodul 3, gemäß einer der Ausführungsformen der Erfindung. Dabei sind die Umrisse der Hochfrequenzkomponenten 6, wie beispielsweise der Halbleiterchips 12 und 22, sowie der Antennenstrukturen 34 mit gestrichelten Linien gekennzeichnet, zumal sie teilweise in die Kunststoffgehäusemasse 10 eingebettet sind und/oder wie die Abstrahlplatten 21 auf der der hier nicht gezeigten Oberseite des Halbleitermoduls 3, die gegenüberliegend zu der hier gezeigten Rückseite 47 der Halbleitermodule 1 bis 6 angeordnet sind.
  • In dieser Unteransicht der Ausführungsformen der Erfindung sind vier Patchantennen 20 mit ihren Abstrahlplatten 21 in einer Linie 38 in einem Randbereich 37 des Halbleitermoduls 3 in einem Antennen-Array 36 angeordnet. Der Randbereich 37 weist Lotkugeln 39 auf, die als mechanische Stützen 41 dienen, während der Bereich, in dem die Halbleiterchips 12 und 22 eingebettet sind, auch Lotkugeln 39 aufweist, die elektrische Außenkontakte 40 des Halbleitermoduls 3 bilden. Durch die geordnete Anordnung solcher Patchantennen 20 z. B. in einer Linie 38, wie hier dargestellt, wird die Richtwirkung der Antennen verstärkt, wobei eine derartige Anordnung der Patchantennen für Abstandsradargeräte und zur Richtungserkennung in Fahrzeugen eingesetzt wird. Eine solche ”geordnete Anordnung” kann auf Kurven ebenfalls sinnvoll sein, um eine verbesserte Richtungs- und/oder Positionsauflösung durch dynamische Betrachtung der Signalverläufe der einzelnen Patchantennensignale zu erreichen.
  • Die Signalleitungen 83 von und/oder zu den Halbleiterverstärkern, wie VCO, von und/oder zu den einzelnen Patchantennen können leicht nach den Kriterien koplanarer Wellenleiter oder Striplines ausgelegt werden. Mittels der bevorzugt angewandten Dünnfilmtechnik der Leiterbahnstruktur 13 können matched Signalaufsplittung und/oder Signalzusammenführung verwirklicht werden. Durch die kurzen und exakten Leitungsstrukturen 13 können besonders genau Phasenwinkel des Sendesignals und/oder des Empfangssignals bzw. Phasenwinkel der einzelnen Patchantennensignale erfasst werden. Alle zeitkritischen Signale im GHz-Bereich können sofort in einem DSP 22 bewertet und verarbeitet werden und in weitestgehende laufzeitunkritische Signale, bevorzugt in digitaler Form, über Leitungsstrukturen 13 und Außenkontakte 40 an eine übergeordnete Leiterplatte zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden.
  • 13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 4 einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Auch dieses Halbleitermodul 4 ist auf der Basis eines Kunststoffgehäuses 7 aufgebaut, wobei die Rückseite 51 der Verbundplatte 49 über eine Metallschicht 54 und eine thermisch leitende Schicht 73 mit der Innenseite 46 eines Abschirmgehäuses 45 verbunden ist, das über die Randseiten 52 und 53 des Kunststoffgehäuses hinausragt und Seitenwände 74 und 75 ausbildet, die einen Innenraum teilweise umschließen, der das Halbleitermodul aufnehmen kann. Dabei sind die Seiten 74 und 75 auf einer übergeordneten Schaltungsplatine 76 eines Kunden gleichzeitig mit den Außenkontakten 40 des Halbleitermoduls 4 auf entsprechende Kontaktanschlussflächen 77 gelötet. Auf dem Abschirmgehäuse 45 kann über eine wärmeleitende Kopplungsschicht 78 ein kundenspezifischer Kühlkörper 43 oder ein entsprechendes wärmeleitendes Kundengehäuse 79 fixiert sein. Über die erste Wärmespreizung in der thermisch gut leitenden Metalllage 54 und/oder über die zweite Wärmespreizung im Abschirmgehäuse 45 werden die spezifischen Wärmelasten reduziert sowie die Wärme übertragenden Flächen vergrößert, so dass relativ niedrige Ansprüche bezüglich Wärmeleitung an die Verbindungen 73 und noch niedrigere an die Verbindung 78 gestellt werden.
  • 14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleitermodul 5 einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Kunststoffgehäuse 7 auf einem Kühlkörper 43 mit der Rückseite 51 der Verbundplatte 49 fixiert, wobei Kühlrippen 44 benachbart zu den Randseiten 52 und 53 des Kunststoffgehäuses 7 angeordnet sind und Lotkugeln 39 als mechanische Stützen 41 tragen. Mit diesen Lotkugeln 39 sind die Kühlrippen 44 auf Anschlusskontaktflächen 77 auf einer kundenspezifischen, übergeordneten Leiterplatte 76 fixiert. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind die mechanischen Stützen 41 durch eine Klebung oder Krimpung realisiert. Dies erlaubt zusätzlich die Montage des Kühlkörpers nach dem Löten des Halbleitermoduls auf die übergeordnete Leiterplatte 76.
  • Zwischen den Kühlrippen 44 ist das Halbleitermodul 5 auf Basis eines Kunststoffgehäuses 7 angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass zusätzlich zu dem Kühlkörper 43 über eine wärmeleitende Kopplungsschicht 78 ein wärmeleitendes Kundengehäuse 79 auf dem Kühlkörper 43 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleitermodul (1. Ausführungsform)
    2
    Halbleitermodul (2. Ausführungsform)
    3
    Halbleitermodul (3. Ausführungsform)
    4
    Halbleitermodul (4. Ausführungsform)
    5
    Halbleitermodul (5. Ausführungsform)
    6
    Komponente für Höchstfrequenztechnik
    7
    Kunststoffgehäuse
    8
    Hauptfläche
    9
    Oberseite einer Kunststoffgehäusemasse
    10
    Kunststoffgehäusemasse (erste)
    11
    Oberseite eines Halbleiterchips
    12
    Halbleiterchip (VCO)
    13
    Leiterbahnstruktur
    14
    Metalllage
    15
    Metalllage
    16
    Isolationslage
    17
    Isolationslage
    18
    Höchstfrequenzisolationsbereich
    19
    zweite Kunststoffgehäusemasse
    20
    Patchantennenstruktur
    21
    Abstrahlplatte
    22
    zweiter Halbleiterchip (DSP)
    23
    Schlitzantennenstruktur
    24
    Antennenkopplungsbereich
    25
    Koppelhohlraum
    26
    Apertur
    27
    erster Kopplungsschlitz
    28
    Schlitzelektrode
    29
    erste Streifenleitung
    30
    Doppelschlitzelektrode
    31
    zweiter Kopplungsschlitz
    32
    zweite Streifenleitung
    33
    dielektrische Linse
    34
    Antennenstruktur
    35
    Bodenfläche der dielektrischen Linse
    36
    Antennen-Array
    37
    Randbereich des Halbleitermoduls
    38
    Linie mit Antennenstrukturen
    39
    Lotkugelverbindungselement bzw. Lotkugelaußenkontakt
    40
    Außenkontakt
    41
    mechanische Stütze
    42
    Rückseite des Kunststoffgehäuses
    43
    Kühlkörper
    44
    Kühlrippe
    45
    Abschirmgehäuse
    46
    Innenseite des Abschirmgehäuses
    47
    Rückseite des Halbleitermoduls
    48
    Elektroden der Halbleiterchips
    49
    Verbundplatte
    50
    Oberseite der Verbundplatte
    51
    Rückseite der Verbundplatte
    52
    Randseite
    53
    Randseite
    54
    Metalllage
    55
    vertikale Zuleitung
    56
    anisotrop leitendes Füllmaterial
    57
    Hauptplatine
    58
    Trägersubstrat
    59
    vertikale Leiterbahn durch das Trägersubstrat
    60
    Halbleitermodul gemäß Stand der Technik
    61
    Kavität
    62
    Flipchipkontakt
    63
    Montageoberfläche
    64
    vertikale Leiterbahn durch die Hauptplatine
    65
    Verbindungselement
    66
    Kontur der dielektrischen Linse
    67
    Übertragungsleitung
    68
    Kontaktanschlussfläche
    69
    Durchkontakt
    70
    Bonddrahtverbindungselement
    71
    Oberseite der Leiterbahnstruktur
    72
    Klebstoff
    73
    Schicht
    74
    Seite des Abschirmgehäuses
    75
    Seite des Abschirmgehäuses
    76
    übergeordnete Leiterplatte
    77
    Anschlusskontaktfläche
    78
    wärmeleitende Kopplungsschicht
    79
    wärmeleitendes Kundengehäuse
    80
    Sockel der Linse
    81
    Vertiefung der Linse
    82
    Durchkontakt
    83
    Wellenleiterbahn
    84
    Oberseite der Leiterplatte
    85
    Durchkontakt
    86
    Metalllage
    87
    Unterseite der Leiterplatte
    88
    Klebstoffschicht
    89
    großflächige Kontaktschicht
    90
    Durchkontakt
    91
    Kühlfläche
    92
    Globtopabdeckung
    a
    Abstand zwischen Apertur und Abstrahlplatte
    d
    Dicke der Isolationslage
    D
    Dicke der Kunststoffgehäusemasse eines Kunststoffgehäuses
    εr
    relative Dielelektrizitätskonstante
    h
    Höhe des Hohlraums

Claims (65)

  1. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse (7), wobei das Halbleitermodul (1) eine Hauptfläche (8) aus einer Oberseite (9) einer Kunststoffgehäusemasse (10) und mindestens einer aktiven Oberseite (11) eines Halbleiterchips (12) aufweist, und wobei auf der Hauptfläche (8) eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur (13) angeordnet ist, die im Wechsel strukturierte Isolationslagen (16, 17) und strukturierte Metalllagen (14, 15) aufweist, wobei mindestens eine der Isolationslagen (16, 17) mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist.
  2. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse (7), wobei das Halbleitermodul (1) eine Hauptfläche (8) aus einer Oberseite (9) einer Kunststoffgehäusemasse (10) und mindestens einer aktiven Oberseite (11) eines Halbleiterchips (12) aufweist, und wobei auf der Hauptfläche (8) eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur (13) angeordnet ist, die im Wechsel strukturierte Isolationslagen (16, 17) und strukturierte Metalllagen (14, 15) aufweist, wobei die Kunststoffgehäusemasse (10) mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist.
  3. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse (7), wobei das Halbleitermodul (1) eine Hauptfläche (8) aus einer Oberseite (9) einer Kunststoffgehäusemasse (10) und mindestens einer aktiven Oberseite (11) eines Halbleiterchips (12) aufweist, und wobei auf der Hauptfläche (8) eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur (13) angeordnet ist, die im Wechsel strukturierte Isolationslagen (16, 17) und strukturierte Metalllagen (14, 15) aufweist, wobei mindestens eine der Isolationslagen (16, 17) und die Kunststoffgehäusemasse (10) mindestens einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist.
  4. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) eine relative Dielektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 3,5 aufweist.
  5. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) eine relative Dielektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 2,5 aufweist.
  6. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) eine Patchantennenstruktur (20) mit Abstrahlplatte (21) aufweist.
  7. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) eine Streifen-Antennenstruktur mit Abstrahlplatte (21) aufweist.
  8. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) eine Schlitzantennenstruktur (23) mit Abstrahlplatte (21) aufweist.
  9. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) einen Antennenkopplungsbereich (24) in der Isolationslage (16) und/oder der Kunststoffgehäusemasse (10) aufweist.
  10. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) einen Koppelhohlraum (25) als Antennenkopplungsbereich (24) in der Isolationslage (17) und/oder der Kunststoffgehäusemasse (10) aufweist.
  11. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkopplungsbereich (18) von der Abstrahlplatte (21) bedeckt ist und gegenüberliegend zur Abstrahlplatte (21) eine Apertur (26) oder einen Kopplungsschlitz (27) zur Einkopplung der Höchstfrequenzenergie aufweist.
  12. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Apertur (26) von einer Schlitzelektrode (28) gebildet ist, deren Schlitz (27) von einer beabstandeten Streifenleitung (29) für eine polarisierte Antennenkopplung einer polarisierten Patchantennenstruktur (20) gekreuzt wird.
  13. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Apertur (26) von einer Doppelschlitzelektrode (30) gebildet ist, deren Kopplungsschlitze (27, 31) orthogonal zueinander angeordnet sind und jeweils von beabstandeten Streifenleitungen (32) für eine dualpolarisierte Antennenkopplung einer dualpolarisierten Patchantennenstruktur (20) gekreuzt sind.
  14. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (a) zwischen Apertur (26) und Abstrahlplatte (21) einer Dicke (d) der Isolationslage (16) in dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (16) entspricht.
  15. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen Apertur (26) und Abstrahlplatte (21) der Dicke (D) eines Kunststoffgehäuses (7) entspricht und als Koppelhohlraum (25) in der Kunststoffgehäusemasse (10) angeordnet und an mindestens eine Kopplungsfrequenz der Antennenstruktur (34) angepasst ist.
  16. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über der Abstrahlplatte (21) eine dielektrische Linse (33) angeordnet ist.
  17. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Kunststoffgehäusemasse (10) eingebettete Halbleiterchip (12) einen VCO für Höchstfrequenzen aufweist, der benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) mit Antennenstruktur (34) angeordnet ist.
  18. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) ein DSP Halbleiterchip (22) und/oder weitere aktive und/oder passive Bauteile eingebettet sind.
  19. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist, wobei Antennenstrukturen (34) in einem Quadrat angeordnet sind, wobei jeweils eine Antennenstruktur (34) in einer Ecke des Quadrats angeordnet ist.
  20. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist, in dem Antennenstrukturen (34) unterschiedlich verteilt angeordnet sind.
  21. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) aufweist, wobei Antennenstrukturen (34) in einem Randbereich (37) des Halbleitermoduls (1) in einer Linie (38) angeordnet sind.
  22. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstrukturen (34) eines Antennen-Array (36) über angepasste, als koplanare Streifenleiter oder als parallele Streifenleiter ausgebildete Wellenleiter und unter Signalaufteilung an die Antennenstrukturen (34) eines Antennen-Array (36) mit Signalen gekoppelt sind.
  23. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) Bauelemente zur Erfassung von Laufzeitdifferenzen und/oder zur Messung von Phasenwinkeln und/oder zur Auswertung von zeitkritischen Signalen aufweist und über eine Ausgabeschnittstelle zur Übergabe der erfassten, gemessenen und/oder ausgewerteten Signale an eine übergeordnete Leiterplatte verfügt.
  24. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) oberflächenmontierbare Lotkugeln (39) aufweist, die teilweise als Außenkontakte (40) auf einer übergeordneten Schaltungsplatine und teilweise als mechanische Stützen (41) und/oder Abstandhalter des Halbleitermoduls (1) vorgesehen sind.
  25. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul mit Kühlkörper, wobei das Halbleitermodul Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in einem Kunststoffgehäuse (7) aufweist, und wobei das Halbleitermodul (3, 4, 5) eine Hauptfläche (8) aus einer Oberseite (9) einer Kunststoffgehäusemasse (10) und mindestens einer aktiven Oberseite (11) eines Halbleiterchips (12) aufweist, und wobei auf der Hauptfläche (8) eine mehrschichtige Leiterbahnstruktur (13) angeordnet ist, die mit den Komponenten (6) für Höchstfrequenztechnik in Wirkverbindung steht, und wobei auf der Rückseite (42) des Kunststoffgehäuses (7) der Kühlkörper (43) angeordnet ist.
  26. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (43) Kühlrippen (44) aufweist, zwischen denen das Halbleitermodul (4) angeordnet ist.
  27. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (43) ein Abschirmgehäuse (45) ist, und das Halbleitermodul (4) auf einer Innenseite (46) des Abschirmgehäuses (45) angeordnet ist.
  28. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (44) des Kühlkörpers (43) Lotkugeln (41) aufweisen und mit den Außenkontakten (40) des Halbleitermoduls (5) eine Ebene bilden, in der die Außenkontakte (40) und die Lotkugeln (41) des Kühlkörpers (43) oberflächenmontierbar sind.
  29. Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge mit einem Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (43) und eine Patchantennenstruktur (20) auf der Rückseite (47) des Halbleitermoduls (3) angeordnet sind.
  30. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls (2) mit Komponenten (6) für ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse (7), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen von Komponenten (6) eines Halbleitermoduls (2) mit mindestens einem Halbleiterchip (12) für Höchstfrequenzen mit Elektroden (48) auf einer aktiven Oberseite (11) und/oder mit passiven Bauelementen mit Elektroden auf einer Anschlussebene; – Herstellen mindestens einer Opfermaterialstruktur für einen Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) des Halbleitermoduls (2); – Aufbringen des Halbleiterchips (12) und der passiven Bauelemente mit ihren Elektroden (48) sowie der Opfermaterialstruktur auf eine Oberseite eines Hilfsträgers; – Einbringen von Durchkontaktierungen (82); – Einbetten oder Einlaminieren der Komponenten (6) in eine Kunststoffgehäusemasse (10); – Entfernen des Hilfsträgers unter Freilegen einer Hauptfläche (8) aus Kunststoffgehäusemasse (10), Elektroden (48) und einer Oberseite der Opfermaterialstruktur unter Ausbilden einer Verbundplatte (49); – Aufbringen einer mehrschichtigen Leiterbahnstruktur (13) auf die Hauptfläche (8) oder auf die Oberseite (50) der Verbundplatte (49), durch selektives Aufbringen von strukturierten Isolationslagen (16, 17) und strukturierten Metalllagen (14, 15) im Wechsel auf die Oberseite (50) der Verbundplatte (49); – danach Entfernen der Opfermaterialstruktur von der Rückseite (51) der Verbundplatte (49) aus; – Bilden eines Höchstfrequenz-Isolationsbereichs (18) in dem entstandenen Hohlraums (25).
  31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zum Gestalten des entstandenen Hohlraums (25) zu einem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18), der Hohlraum mit einem Dielektrikum aufgefüllt wird, dessen relative Dielektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 2,5 liegt.
  32. Verfahren nach Anspruch 30 oder Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass zum Gestalten des entstandenen Hohlraums (25) zu einem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18), der Hohlraum mit einer dielektrischen Flüssigkeit aufgefüllt wird, deren relative Dielektrizitätskonstante εr zwischen 1 ≤ εr ≤ 2,5 liegt.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (5) als Höchstfrequenz-Isolationsbereich einer Patchantennenstruktur (20) mit Abstrahlplatte (21) eingesetzt wird.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (25) als Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) einer Streifen-Antennenstruktur (20) mit Abstrahlplatte (21) eingesetzt wird.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (25) als Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) einer Schlitzantennenstruktur (20) mit Abstrahlplatte (21) eingesetzt wird.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (25) zu einem Antennenkopplungsbereich (24) in der Kunststoffgehäusemasse (10) gestaltet wird.
  37. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (25) zu einem Koppelhohlraum für Höchstfrequenzen in der Kunststoffgehäusemasse (10) gestaltet wird.
  38. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der entstandene Hohlraum (25) von einer Abstrahlplatte (21) bedeckt wird und gegenüberliegend zur Abstrahlplatte (21) eine Apertur (26) oder ein Kopplungsschlitz (27) zur Einkopplung der Höchstfrequenzenergie angeordnet wird.
  39. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (25) mit einer Abstrahlplatte (21) abgeschlossen wird, so dass die Höhe des Hohlraums (25) der Dicke (d) der Verbundplatte (49) entspricht.
  40. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Opfermaterialstruktur aus einem Polyamid geformt wird.
  41. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Opfermaterialstruktur aus einem Polyamid mittels Lösungsmitteln zur Bildung einer Hohlraumresonanzstruktur aus der Kunststoffgehäusemasse (10) herausgelöst wird.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Entfernen der Opfermaterialstruktur die Kunststoffgehäusemasse (10) mindestens teilweise von der Rückseite der Opfermaterialstruktur mittels Laserablation entfernt wird.
  43. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundplatte (49) bzw. ein Laminat aus Halbleiterchips (12) und Kunststoffgehäusemasse (10) von der Rückseite (51) aus soweit gedünnt wird, dass die Dicke (D) den unterschiedlichen Kopplungsfrequenzen einer Antennenstruktur (34) angepasst wird.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite des Halbleitermoduls (1) mit einer Metallschicht (86) und/oder einer Metallstruktur versehen wird, die vorzugsweise über Durchkontakte (82) mit Metalllagen (14, 15) der mehrschichtigen Leiterbahnstruktur (13) auf der Oberseite des Halbleitermoduls (1) elektrisch verbunden wird und/oder auf einen Kühlkörper aufgebracht wird.
  45. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls (1) mit Komponenten (6) für ein Abstandserfassungsradar für Fahrzeuge in einem Kunststoffgehäuse, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen von Komponenten (6) eines Halbleitermoduls (1) mit mindestens einem Halbleiterchip (12) für Höchstfrequenzen mit Elektroden (48) auf einer aktiven Oberseite (11) und/oder mit passiven Bauelementen mit Elektroden auf einer Anschlussebene; – Einbringen von Durchkontaktierungen (82); – Aufbringen der Halbleiterchips (12) und der passiven Bauelemente mit ihren Elektroden (48) auf eine Oberseite eines Hilfsträgers; – Einbetten oder Einlaminieren der Komponenten (6) in eine Kunststoffgehäusemasse (10); – Entfernen des Hilfsträgers unter Freilegen einer Hauptfläche (8) aus Kunststoffgehäusemasse (10) und Elektroden (48) des Halbleiterchips (12) und/oder der passiven Bauelemente unter Ausbilden einer Verbundplatte (49); – Aufbringen einer mehrschichtigen Leiterbahnstruktur (13) auf die Hauptfläche (8) als Oberseite (50) der Verbundplatte (49), durch selektives Aufbringen von strukturierten Isolationslagen (16, 17) und strukturierten Metalllagen (14, 15) im Wechsel auf die Oberseite der Verbundplatte (49), wobei mindestens eine Isolationslage (16) aus einem dielektrischen Material für Höchstfrequenzbauteile aufgebracht wird; – Strukturieren einer oberen Metalllage (15) mit einer Abstrahlplatte (21) einer Patchantenne.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegend zur Abstrahlplatte (21) eine Schlitzelektrode (28) angeordnet wird, die eine Apertur (26) bildet, deren Kopplungsschlitz (27) von einer beabstandeten Streifenleitung (29) für eine polarisierte Antennenkopplung einer polarisierten Patchantennenstruktur (20) gekreuzt wird.
  47. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass über der Abstrahlplatte (21) eine dielektrische Linse (33) angeordnet wird.
  48. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlplatte (21) auf einer Bodenfläche (35) einer dielektrischen Linse (33) angeordnet wird, und wobei ein Abstand (a) zwischen Apertur (26) und Abstrahlplatte (21) durch unterschiedliche Formgebung der Bodenfläche (35) der dielektrischen Linse (33) an die Kopplungsfrequenz des Antennenkopplungsbereichs (24) angepasst wird.
  49. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) ein VCO-Halbleiterchip (12) für Höchstfrequenzen eingebettet wird, der benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) mit Antennenstruktur (34) angeordnet wird.
  50. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) ein DSP-Halbleiterchip (22) für Höchstfrequenzbauteile eingebettet wird, der benachbart zu dem Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) mit Antennenstruktur (34) angeordnet wird.
  51. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) angeordnet wird, und wobei Antennenstrukturen (34) in einem Quadrat angeordnet werden und jeweils eine Antennenstruktur (34) in einer Ecke des Quadrats angeordnet wird.
  52. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) des Halbleitermoduls (1) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) mit mehreren Antennenstrukturen (34), die unterschiedlich verteilt vorgesehen werden, angeordnet wird.
  53. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoffgehäusemasse (10) des Halbleitermoduls (1) ein Antennen-Array (36) im Höchstfrequenz-Isolationsbereich (18) angeordnet wird, und wobei Antennenstrukturen (34) in einem Randbereich (37) des Halbleitermoduls (1) in einer Linie (38) angeordnet werden.
  54. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenstrukturen (34) eines Antennen-Arrays (36) ausgelegt werden, um über angepasste Wellenleiter (83) unter Signalaufteilung mit Signalen zu werden, wobei die Wellenleiter (83) als koplanare oder parallele Streifenleiter ausgebildet sind.
  55. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (1) ausgelegt wird, um Laufzeitdifferenzen und/oder Phasenverschiebungen zu erfassen und zeitkritische Signale auszuwerten und die ausgewerteten Daten über eine Ausgabeschnittstelle an eine übergeordnete Leiterplatte (76) weiterzuleiten.
  56. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass oberflächenmontierbare Lotkugeln (39), die teilweise als Außenkontakte (40) auf einer übergeordneten Schaltungsplatine und teilweise als mechanische Stützen (41) und/oder Abstandhalter vorgesehen sind, auf das Halbleitermodul (2, 3, 4, 5) aufgelötet werden.
  57. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückseite (47) des Halbleitermoduls (3, 4, 5) ein Kühlkörper (43) aufgebracht wird, dessen Kühlrippen (44) sich über die Randseiten (52, 53) des Halbleitermoduls (5) hinaus erstrecken und auf dessen Kühlrippen (44) Lotkugeln (41) aufgebracht werden.
  58. Verfahren nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (44) auf eine übergeordnete Schaltungsplatine mit einem thermisch leitenden Klebstoff geklebt werden.
  59. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (4) auf einer Innenseite (46) eines Abschirmgehäuse (45) montiert wird.
  60. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (44) des Kühlkörpers (43) Lotkugeln (41) aufweisen und mit den Außenkontakten (40) des Halbleitermoduls (4) eine Ebene bilden, in der die Außenkontakte (40) und die Lotkugeln (41) des Kühlkörpers (43) oberflächenmontierbar sind.
  61. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (56) und eine Patchantennenstruktur (20) auf der Rückseite (47) des Halbleitermoduls (3, 4, 5) angeordnet werden.
  62. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite des Hilfsträgers vor einem Aufbringen von Komponenten (6) des Halbleitermoduls (1) mit einer Klebstofffolie laminiert wird.
  63. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Isolationslagen (16, 17) beim Herstellen der mehrschichtigen Leiterbahnstruktur (13) passive Dünnfilmelemente vor und/oder beim Aufbringen der Metalllagen (16, 17) angeordnet werden.
  64. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbetten der Komponenten (6) in eine Kunststoffgehäusemasse (10) ein Spritzgussverfahren oder ein Kompressionsmoldverfahren oder ein Dispensverfahren eingesetzt wird.
  65. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlaminieren der Komponenten (6) in eine Kunststoffgehäusemasse (10) ein Kunststofflaminat auf den mit Komponenten (6) bestückten Hilfsträger auflaminiert wird.
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