DE102006033222B4 - Modul mit flachem Aufbau und Verfahren zur Bestückung - Google Patents

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    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Abstract

Modul für elektrische Bauelemente, – mit einem mehrschichtigen Substrat (SU), in das eine Verdrahtung integriert ist, und auf dem bondbare Anschlussflächen (AF) vorgesehen sind, – mit zumindest einem oben auf das Substrat aufgeklebten Bauelementchip (BC), der auf seiner nach oben weisenden Oberfläche Bondpads (BP) aufweist, – bei dem der Bauelementchip über Bonddrähte (BD) mit dem Substrat kontaktiert ist, – bei dem die Bonddrähte je mit einem Ball auf eine Anschlussfläche und mit dem Wedge direkt auf eines der Bondpads gebondet sind und – bei dem die Bonddrähte als metallische Bändchen ausgebildet sind.

Description

  • Module dienen zur Integration unterschiedlicher Bauelemente auf einem Substrat. Üblicherweise werden Bauelemente über die Module miteinander verschaltet. Eine Verkapselung des gesamten Moduls kann dabei einzelne Bauelementverkapselungen ersetzen.
  • Die Zuverlässigkeit von Modulen bei Temperaturwechselbeanspruchungen hängt wesentlich von Aufbau und Verbindungstechnik sowie von der Verkapselung des Moduls ab. Bei Modulen, bei denen Bauelementchips über Bonddrähte mit dem Modulsubstrat verbunden sind, stellen die Bonddrähte besondere Schwachstellen dar, da sie bei z. B. durch unterschiedliche thermische Ausdehnung bedingten Zugspannungen zum Abreißen neigen, wobei die Funktion des gesamten Moduls ge- oder zerstört wird.
  • Eine Methode des Drahtbondens ist das so genannte Stand Off Stitch Bonden (SSB) bei dem zunächst ein so genannter Stud-Bump auf einem zweiten Bondpad erzeugt wird. Ein Stud-Bump ist das durch Anschmelzen zu einem Ball verformte Ende eines Bonddrahts, die auf das Bondpad aufgebondet wird und bei der unmittelbar nach dem Aufbonden der Draht über dem Ball abgerissen wird. Im zweiten Prozessschritt wird ein konventioneller Ball Stitch ausgeführt, wobei der Bonddraht mittels seines zu einem Ball verformten Endes auf ein erstes Bondpad aufgebondet wird und das als Wedge oder Stitch bezeichnete andere Ende des Bonddrahts direkt auf den Stud-Bump auf dem zweiten Bondpad platziert wird. Beim sogenannten „Reverse Ball Stitch” Verfahren wird ein Stud-Bump auf dem Bauelementchip und der Ball auf dem Substrat aufgebracht. Der Stud-Bump dient beim „Reverse Ball Stitch” Bonden dazu, den Wedge im Abstand vom zweiten Bondpad aufzubonden, um eine Beschädigung der Chipoberfläche durch die drahtführende Kapillare des Bondautomaten zu schützen, insbesondere wenn der Bonddraht am Schluss abgequetscht wird.
  • Aus der Patentschrift US 6 564 449 B1 sind Halbleiterbauelemete mit einem Chip bekannt. Eine elektrische Verschaltung zwischen Bondpads ist über eine Ball-Bondverbindung möglich.
  • Aus der Veröffentlichungsschrift WO 2004/105133 A1 sind elektrische Bauelemente mit Drahtbond-Verbindungen zwischen Anschlusspads bekannt.
  • Aus der Veröffentlichungsschrift JP 59-044 836 A sind Verbindungen zwischen einem Bondpad und einem Bonddraht bekannt, wobei auf eine Wedgekontaktierung zusätzlich ein Bondball zur Stabilisation aufgebracht wird.
  • Aus der Veröffentlichungsschrift US 2004/0104474 A1 sind elektrische Bauelemente, in denen Chips über Bonddrähte mit einer Schaltungsumgebung verschaltet sind.
  • Es wurde gefunden, dass die thermische Stabilität von Modulen mit drahtgebondeten Bauelementchips wesentlich von der Länge der Bonddrähte und insbesondere von der Höhe der Schlaufen abhängig ist, die die an beiden Enden befestigen Bonddrähte ausbilden, insbesondere wenn die Bonddrähte noch mit einem Glob Top oder Mold abgedeckt werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modul mit drahtgebondeten Bauelementchips anzugeben, welches gegenüber thermischen Wechselbelastungen beständiger ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Modul mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Bestückung eines Moduls sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
  • Es wird ein Modul angegeben, welches einen aufgeklebten und mittels Bonddrähten mit dem Modulsubstrat kontaktierten Bauelementchip aufweist. Zur Verringerung der Gesamtbauelementhöhe wird das bereits beschriebene „Reverse Ball Stitch” Verfahren eingesetzt, wobei jedoch das Drahtende des bereits auf das Modulsubstrat gebondeten Bonddrahts direkt auf das Bondpad des Bauelementchips ohne dazwischen liegenden Stud-Bump aufgebondet wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Bonddraht flach über der Oberfläche des Bauelementchips zu führen, ohne dass eine große den Bauelementchip überstehende Drahtschlaufe in Kauf genommen zu werden braucht. Auf dem Substrat ist der Bonddraht herkömmlich mit einem Ball auf die dort vorhandenen Anschlussflächen gebondet.
  • Der Bonddraht kann eine runde oder auch eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen. Im Extremfall ist er als Metallbändchen ausgeführt. Diese Bauform ist besonders flach führbar und hat vorteile, wenn über den Bonddraht bzw. das Metallbändchen HF Signale geführt werden sollen. Wegen des Skin-Effekts haben HF Signale eine nur geringe „Eintauchtiefe” in das Metallbändchen. Ein rechteckiger Bonddraht ermöglicht bei gleich großer Querschnittsfläche gegenüber einem runden Bonddraht eine geringere Bauhöhe. Ein als Bonddraht verwendetes Metallbändchen kann an beiden Enden als Wedge (Stictch) aufgebondet werden und benötigt als ersten Bond keinen Ball.
  • Ein solches Modul kann mit einer Glob Top Masse oder einer durch Injection Molding aufgebrachten Mold-Masse abgedeckt werden, die aufgrund der geringeren Schlaufenhöhe der Bonddrähte in niedrigerer Gesamthöhe als bislang aufgebracht werden kann. Dies erhöht die Stabilität des vorgeschlagenen Moduls dadurch, dass über der instabileren der beiden Bondverbindungen eines Bonddrahts, nämlich über der Wedge Bondverbindung über der nach oben weisenden Oberfläche des Bauelementchips nun eine nur geringe Glob Top Dicke aufzubringen ist. Die Zug- und Scherkräfte, die aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten im Modul wirken, sind eine Funktion der Glob Top Dicke, die über der entsprechenden anfälligen Stelle, hier der Bonddrahtanbindung aufgebracht ist. Damit wird sowohl die weniger belastungsfähige Bondverbindung besser geschützt und durch die insgesamt niedrigere Glob Top Höhe wird auch die Stabilität der an sich stabileren Bonddrahtverbindung direkt auf dem Substrat erhöht. Eine niedrigere Glob Top Abdeckung führt außerdem zu einer niedrigeren Modul-Höhe.
  • Zur weiteren Verbesserung der Festigkeit des Wedge gebondeten Bonddrahtendes kann über dem Wedgebond ein Stud-Bump aufgebracht werden. Dieser sitzt auf dem Bonddrahtende und auf dem Bondpad auf und stellt eine zusätzliche Befestigung des Bonddrahtendes dar, die diese Bondverbindung stabiler gegen Abreißen des Bonddrahtes beziehungsweise Lösen der Bondverbindung macht.
  • Beim Wedge- oder Stitchbonden muss die Bondvorrichtung, also die drahtführende Kapillare mit relativ hohem Druck auf das Bondpad einwirken. Um dabei eine Beschädigung der auf der nach oben weisenden Oberfläche des Bauelementchips aufgebrachten Chippassivierung zu vermeiden, kann das Bondpad erfindungsgemäß besonders ausgestaltet werden. Während bislang zunächst das Bondpond und anschließend die Passivierung erzeugt wird, was zu einem teilweisen Überlappen der Passivierung über dem Bondpad führt, wird nun das Bondpad so ausgestaltet, dass es allseitig über der Passivierung übersteht und diese so von der drahtführenden Kapillare nicht beschädigt werden kann.
  • Es wird daher vorgeschlagen, für das Bondpad zunächst eine Grundmetallisierung auf den Bauelementchip aufzubringen, anschließend eine Passivierung – falls erforderlich – zu erzeugen und dann auf die Grundmetallisierung eine Verstärkungsschicht aufzubringen, die eine bondbare Oberfläche schafft. Die Verstärkungsschicht wird dabei so aufgebracht, dass die Fuge zwischen der Passivierungsschicht und der Grundmetallisierung abgedeckt ist. Vorteilhaft wird die zunächst von der Passivierungsschicht überdeckte Oberfläche der Grundmetallisierung in einem in die Passivierungsschicht strukturierten Fenster frei gelegt. Darüber wird die Verstärkungsschicht so aufgebracht, dass sie eine größere Grundfläche als das Fenster einnimmt und daher die Ränder der Passivierungsschicht überlappt.
  • Eine weitere Reduzierung der Modulgesamthöhe und insbesondere der erforderlichen Glob Top Höhe wird erreicht, wenn die Höhe der auf dem Substrat aufsitzenden Bauelemente und insbesondere der Bauelementchips minimiert wird. Neben der dadurch geringeren Modulhöhe wird zusätzlich die Stabilität aufgrund der geringeren Glob Top Dicke verbessert.
  • Die geringere Bauelementchiphöhe wirkt sich nur dann vorteilhaft auf die Modulhöhe aus, wenn auf dem Substrat keine SMD-Bauelemente aufgebracht sind. Doch auch wenn zusätzlich SMD-Bauelemente aufgebracht sind, wird mit der vorteilhaften vorgeschlagenen Drahtbondung ein Stabilitätsgewinn erzielt, der unabhängig von der aufgebrachten Glob Top Dicke ist.
  • Im Modul können Widerstände integriert sein. Da diese oft nicht innerhalb des mehrschichtigen Substrat erzeugt werden können, können dazu beispielsweise SMD-Widerstände eingesetzt werden. Möglich ist es jedoch und für eine geringe Modulhöhe auch erforderlich, SMD-Widerstände durch gedruckte Widerstände zu ersetzen, die direkt auf der Substratoberfläche aufgebracht sind. Beispielsweise kann eine Widerstandspaste vor dem Sintern des Substrats als Innenlagendruck oder nach dem Sintern als Außenlagendruck aufgedruckt und sowohl gegen Korrosion als auch gegen die galvanische Verstärkung oder die Beschädigung/Zersetzung bei der Galvanik mit einer Passivierungsschicht abgedeckt werden, insbesondere mit einer Glasschicht. Eine solche offen liegende Widerstandsschicht hat den weiteren Vorteil, dass es sich nachträglich trimmen lässt, beispielsweise mittels eines Lasers.
  • Ein vorteilhaftes Substratmaterial ist eine mehrschichtige Keramik, insbesondere eine LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic), die mehrere dielektrische Keramikschichten umfasst, zwischen denen strukturierte Metallisierungsebenen vorgesehen sind. Unterschiedliche Metallisierungsebenen sind über Durchkontaktierungen verbunden. Über die Metallisierungsstrukturen innerhalb der Metallisierungsebenen und deren Verbindungen über die Durchkontaktierungen können beliebige Verschaltungsmuster in dem Substrat integriert werden.
  • Möglich ist es auch, auf diese Art und Weise bestimmte passive Komponenten zu realisieren, beispielsweise Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten. Auf diese Weise können daher auch einfache Schaltungen direkt im Substrat erzeugt werden, beispielsweise Anpassschaltungen.
  • Zum Bestücken eines Substrats für ein Modul in der vorgeschlagenen Ausführung mit niedriger Bauhöhe wird zunächst ein mehrschichtiges Substrat, in das eine Verdrahtung integriert ist, mit bondbaren Anschlussflächen und ein Bauelementchip mit Bondpads auf seiner Vorderseite vorgesehen. Die Bondpads sind so ausgestaltet, dass die bondbare Oberfläche über der Oberfläche der Passivierung übersteht und vorzugsweise die Passivierung teilweise überlappt.
  • Im ersten Schritt wird der Bauelementchip auf den vorgesehenen Platz auf dem Substrat aufgeklebt. Dabei ist es möglich, gleichzeitig über einen entsprechenden „die-flag” auf dem Substrat einen elektrischen Rückseitenanschluss des Chips herzustellen. Möglich ist es jedoch auch, den Chip rein mechanisch aufzukleben und elektrisch ausschließlich über Bonddrähte zu kontaktieren. Dazu wird ein Bonddraht mit dem „ball” auf die Anschlussflächen auf dem Substrat aufgebondet. Anschließend wird der Bonddraht zu einer flachen Schlaufe so gebogen, dass er nahe der Oberfläche des Bauelementchips bis zum Bondpad verläuft. Direkt auf die Oberfläche des Bondpads auf der nach außen weisenden Oberfläche des Bauelementchips wird nun der Wedge (bzw. Stitch) gesetzt, bei dem das Drahtende des Bonddrahts flach bzw. parallel zum Bondpads ausgerichtet aufgesetzt und aufgebondet wird.
  • Das Bondverfahren kann ein ultraschallunterstütztes Thermokompressionsverfahren oder ein so genanntes Reibschweißen umfassen, bei der Andruckskraft, Temperatur und Ultraschall zusammenwirken und die Bondverbindung herstellen. Das über die Passivierung überstehende Bondpad auf der nach oben weisenden Oberfläche des Chips trägt dazu bei, dass während des Bondverfahrens kein direktes Einwirken des Bondwerkzeugs – eine drahtführende Kapillare – auf die Passivierung auf dem Bauelementchip stattfindet. Dadurch wird eine Beschädigung der Passivierung vermieden.
  • Durch das Aufbonden wird der Draht hinter dem Wedge abgerissen bzw. durch die Kapillare abgequetscht. Wahlweise wird anschließend über die Wedge Bondverbindung ein Stud-Bump gesetzt, indem das Ende eines weiteren Bonddrahts zu einem Ball aufgeschmolzen und auf die Bondstelle aufgesetzt wird. Nach dem Aufbonden wird der überstehende Draht abgerissen, wobei ausschließlich der Stud-Bump verbleibt, der das Ende des Wedge gebondeten Bonddraht und das darunter liegende Bondpad kontaktiert und so die Festigkeit der Wedge Bondverbindung erhöht.
  • Es wird eine der Anzahl der herzustellenden Kontakte entsprechende Anzahl von Drahtbondverbindungen nach dem eben beschriebenen Verfahren erzeugt. Anschließend können weitere gegebenenfalls davon verschiedene Bauelementchips in gleicher oder in Flip-Chip Technik auf dem Substrat aufgebracht werden, sowie gegebenenfalls SMD-Bauelemente. Sinnvoll kann es sein, die Bonddrahtverbindungen für alle derart auf einem Substrat aufzubondenden Chips in einem gemeinsamen Verfahrensschritt herzustellen.
  • Zum Schutz der aufgebrachten Bauelemente und insbesondere ihrer Bonddrahtverbindungen werden diese anschließend unter einer Glob Top Masse oder Mold Masse abgedeckt. Die Bonddrähte und die Bauelemente werden so vor mechanischer Beschädigung und vor Korrosion geschützt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die nur schematisch ausgeführten Figuren sind nicht maßstabsgetreu, so dass ihnen weder absolute noch relative Maßangaben zu entnehmen sind. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • 1 zeigt im schematischen Querschnitt herkömmliche Drahtbondverbindungen auf einem Modul,
  • 2 zeigt ein Modul mit erfindungsgemäßen Drahtbondverbindungen im schematischen Querschnitt,
  • 3 zeigt die Herstellung der neuen Bondverbindung im Vergleich zu einem bekannten Ball Stitch Verfahren,
  • 4 zeigt einen mit einem zusätzlichen Studbump befestigten Wedge.
  • 1 zeigt im schematischen Querschnitt ein beispielhaftes Modul mit einem aufgeklebten Bauelementchip BC, der über herkömmliche und daher bekannte Bonddrahtverbindungen mit dem Substrat SU verbunden ist. Auf dem Substrat sind bondbare Anschlussflächen AF, auf der Rückseite des Bauelementchips BC bondbare Bondpads BP angeordnet. In der Figur ist sowohl eine Standard Ball Stitch Bondverbindung entsprechend dem linken Bondraht BD1 als auch eine Reverse Stand off Stitch (Reverse SSB) Bondverbindung entsprechend dem zweiten Bonddraht BD2 auf der rechten Seite dargestellt. Bei der herkömmlichen Ball Stitch Bondverbindung wird das zu einem Ball geschmolzene Bonddrahtende BS zunächst auf dem Bauelementchip beziehungsweise dessen Bondpad aufgesetzt und anschließend zur Anschlussfläche AF auf dem Substrat SU gezogen, wo ein Wedge Bond WB durchgeführt wird. In umgekehrter Reihenfolge wird beim Reverse SSB zunächst ein Stud-Bump SB auf dem Bondpad BP aufgesetzt und der Bonddraht über dem dort erzeugten Ball abgerissen, wobei der Studbump verbleibt. Anschließend wird ein Bonddrahtende mit dem Ball BS auf die Anschlussfläche AF aufgebondet und der Bonddraht BD2 anschließend hin zum Stud-Bump SB gezogen und dort eine Wedge Bondverbindung hergestellt.
  • Es zeigt sich, dass bereits die Reverse SSB-Technik zu einer um den Abstand d1 verminderten Bauhöhe des Moduls führt, wenn die oberste Schlaufe eines Bonddrahts bauhöhebestimmend ist. Die damit gewonnene Einsparung (entsprechend d1) kann bei gängigen Bauelementen beziehungsweise gängigen Bonddrahtschleifen 50 bis 100 μm betragen. Zusätzlich können auf dem Substrat SU SMD-Bauelemente SMD angeordnet sein. Diese weisen üblicherweise eine Bauelementhöhe auf, die die eines Bauelementchips übertrifft. Während ein als Bare Die aufgebrachter Bauelementchip in einer Standarddicke von beispielsweise 200 μm realisiert sein kann, benötigt ein SMD-Bauelement eine Bauelementhöhe von typischerweise 500 μm. Zum Schutz ist das Modul noch mit einer Glob Top Abdeckung GT versehen, die so dick aufgebracht wird, dass die Bonddrähte BD sicher abgedeckt sind. Dies führt einer Bauelementhöhe von zumindest d2, im Fall zur Verwendung von SMD-Bauteilen zu einer Bauelementhöhe d3, wobei d3 größer d2.
  • 2 zeigt dagegen einen erfindungsgemäß kontaktierten Bauelementchip BC. Auch hier ist der Bauelementchip BC auf ein Substrat SU aufgeklebt. Ein Bonddraht BD ist mit seinem Ball BS auf die Anschlussfläche AF direkt auf dem Substrat aufgebondet. Der Bonddraht wird nun auf die Oberseite hin zu den Bondpads BP gezogen und dort mit einer Wedgeverbindung WB direkt auf das Bondpad BP aufgebondet. Es zeigt sich, dass der Bonddraht auf diese Weise nahe am Bauelementchip BC geführt werden kann und nur zu einem geringen Überstand über Bauelementchiphöhe führt. Die Gesamthöhe des Bauelements d4', gemessen vom Substrat bis zur höchsten Bonddrahtschlaufe, ist nur unwesentlich höher als die Dicke des Bauelementchips BC.
  • Weiterhin ist in 2 im mehrlagigen Substrat SU eine Mehrlagenverdrahtung angedeutet. Dabei können die Anschlussflächen AF über Durchkontaktierungen DK mit einer im Inneren des Substrats verborgenen Metallisierungsebene M1 verbunden sein. Diese kann über weitere Durchkontaktierungen mit wieteren Metallisierungsebenen verbunden sein, wobei in jeder Metallisierungsebene Metallisierungsstrukturen zum Herstellen einer Verschaltung oder zum Realisieren von passiven Bauelementstrukturen angeordnet sind. Außenkontakte des Moduls können auf der Unterseite des Substrat SU angeordnet sein.
  • Werden bei der bekannten Ausführung nach 1 und der erfindungsgemäßen Ausführung nach 2 Bauelementchips gleicher Bauelementhöhe eingesetzt, so ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Ausführung ein höhenreduziertes Bauelement, welches auch bei einer Glob Top Abdeckung mit einer geringeren Dicke der Glob Top Abdeckung realisiert werden kann. Eine dünnere Glob Top Abdeckung führt am Interface zum Bauelementchip BC oder zum Substrat SU hin zu geringeren Scherkräften, die somit bei auf das Modul einwirkenden Temperaturwechselbelastungen die Bondverbindungen und den Chip weniger belasten.
  • 3 vergleicht ein bekanntes Bondpad auf der Chipoberseite eines Bauelementchips BC mit einer für das neue Bondverfahren vorteilhafte Ausgestaltung eines Bondpads. 3A zeigt das bekanntes Bondpad während der Herstellung einer Bonddrahtverbindung gemäß dem Reverse SSB-Verfahren. Das Bondpad weist eine Grundmetallisierung GM und darüber eine Verstärkungsschicht VS auf, die sich insbesondere durch ihre Bondbarkeit, beispielsweise eine Goldoberfläche auszeichnet.
  • Nach dem Herstellen des Bondpads ist auf der Chipoberfläche eine Passivierungsschicht PS aufgebracht und so strukturiert, dass ein Bereich des Bondpads freiliegt. Üblicherweise überlappen dabei die Ränder der Passivierungsschicht das Bondpad. Im Reverse SSB-Verfahren wird daher als Abstandshalter wie bereits beschrieben zunächst eine Stud-Bump SB aufgebondet, auf den im Reverse SSB Verfahren anschließend ein Wedge aufgesetzt werden kann. Dabei drückt das Bondwerkzeug, von dem hier nur die den Bonddraht führende Kapillare K dargestellt ist, den Bonddraht BD auf den Stud-Bump SB, bondet ihn dort fest und reißt bzw. quetscht ihn anschließend ab.
  • 3B zeigt eine neue Ausgestaltung des Bondpads, bei der zunächst eine Grundmetallisierung für das Bondpad auf der Substratoberfläche SU erzeugt wird. Anschließend wird die Passivierung erzeugt und gegebenenfalls strukturiert. Erst nach dem Herstellen der Passivierung PS wird über dem Bondpad eine Verstärkungsschicht VS aufgebracht, beispielsweise durch galvanisches Aufwachsen einer entsprechenden Metallschicht. Dies führt dazu, dass die Ränder der Verstärkungsschicht über die Ränder der Passivierungsschicht aufwachsen und diese schließlich sogar überlappen können. Insgesamt wird die Verstärkungsschicht in einer solchen Höhe aufgebracht, dass sie über der Oberkante der Passivierungsschicht übersteht. Dieser Überstand ersetzt den Stud Bump des herkömmlichen Reverse SSB Verfahrens. Eine derart über der Oberfläche der Passivierungsschicht erhabene Bondpad-Oberfläche ermöglicht ein problemloses direktes Wedgebonden eines Bonddrahtendes im reverse Ball-Stitch Verfahren auf der Oberflache der Verstärkerschicht, ohne dabei die Passivierungsschicht PS mit der Kapillare K zu beschädigen.
  • 4 zeigt im schematischen Querschnitt, wie ein derart wedgegebondetes Drahtende noch mit einem Stud-Bump SB zusätzlich befestigt wird, der direkt über dem abgerissenen Drahtende auf das Bondpad BP aufgebondet wird.
  • Die nur anhand weniger Ausführungsbeispiele dargestellte und erläuterte Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Variationsmöglichkeiten ergeben sich insbesondere in Art und Anzahl der auf dem Substrat aufzubringenden Bauelemente, welche beispielsweise als Bare Dies aufgebracht sind. Diese können ICs oder andere aktive Halbleiterbauelemente darstellen. Der Bare Die kann auch ein piezoelektrischer Chip sein. Der Bauelementchip kann Bauelementstrukturen auf beiden Oberflächen und zusätzlich innerhalb des Chips aufweisen. Auf der aufzuklebenden Seite kann er eine Grundmetallisierung oder einen Massekontakt besitzen. Ein erfindungsgemäßes Modul mit minimierter Modulhöhe verzichtet auf SMD-Bauelemente.
  • Die Erfindung ist aber nicht auf Module ohne SMD-Bauelemente beschränkt. Die auf dem Substrat angeordneten Bauelemente und Bauelementchips können unterschiedliche Bauhöhen aufweisen, dementsprechend kann auch die Glob Top Abdeckung gestuft so ausgeführt werden, dass sämtliche Bauelemente gerade eben vom Glob Top oder einer Mold (mittels Injection Molding) abgedeckt werden.
  • Die Erfindung ist auch nicht auf Substrate aus LTCC beschränkt. Möglich sind auch Polymersubstrate, die allerdings gegenüber der LTCC ein thermisches Ausdehnungsverhalten aufwiesen, welches schlechter an das Ausdehnungsverhalten von üblichen Bauelementchips und insbesondere von Halbleitern angepasst ist. Ein erfindungsgemäßes Modul kann auch ohne Glob Top Abdeckung realisiert werden, wobei dann zum Schutz der Bonddrahtverbindungen allerdings eine andere Art der Abdeckung erforderlich ist beispielsweise eine Kappe oder ähnliches.

Claims (15)

  1. Modul für elektrische Bauelemente, – mit einem mehrschichtigen Substrat (SU), in das eine Verdrahtung integriert ist, und auf dem bondbare Anschlussflächen (AF) vorgesehen sind, – mit zumindest einem oben auf das Substrat aufgeklebten Bauelementchip (BC), der auf seiner nach oben weisenden Oberfläche Bondpads (BP) aufweist, – bei dem der Bauelementchip über Bonddrähte (BD) mit dem Substrat kontaktiert ist, – bei dem die Bonddrähte je mit einem Ball auf eine Anschlussfläche und mit dem Wedge direkt auf eines der Bondpads gebondet sind und – bei dem die Bonddrähte als metallische Bändchen ausgebildet sind.
  2. Modul nach Anspruch 1, bei dem die Bonddrähte (BD) als flache der Oberfläche des Bauelementchips (BC) folgende Schlaufen geformt sind.
  3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Substratoberfläche bis über die Höhe der Schlaufen der Bonddrähte (BD) mit einem Glob Top (GT) abgedeckt ist.
  4. Modul nach einem der Ansprüche 1–3, bei dem auf das Wedge gebondete Drahtende und das Bondpad (BP) ein Stitch gebondet ist.
  5. Modul nach einem der Ansprüche 1–4, bei dem das Bondpad (BP) eine auf dem Bauelementchip (BC) aufsitzende Grundmetallisierung aufweist, bei dem der Bauelementchip und die seitlichen Ränder der Bondpads (BP) mit einer Passivierungsschicht abgedeckt sind, bei dem auf der Grundmetallisierung der Bondpads eine bondbare Verstärkungsschicht aufgebracht ist, die die Fuge zwischen Passivierungsschicht und Grundmetallisierung abdeckt.
  6. Modul nach Anspruch 5, bei dem die Verstärkungsschicht die Passivierungsschicht (PS) in der Höhe über dem Bauelementchip (BC) überragt.
  7. Modul nach einem der Ansprüche 1–6, bei dem die Verstärkungsschicht die seitlichen Ränder der Passivierungsschicht (PS) überlappt.
  8. Modul nach einem der Ansprüche 1–7, bei dem der Bauelementchip (BC) auf seiner aufgeklebten Rückseite abgeschliffen ist und eine maximale Dicke von 200 μm aufweist.
  9. Modul nach einem der Ansprüche 1–8, bei dem die Verstärkungsschicht eine Cu Schicht und als Oberflächenschicht eine Au Schicht umfasst.
  10. Modul nach einem der Ansprüche 1–9, bei dem auf dem Substrat (SU) zumindest ein Widerstand in Form einer gedruckten Leiterbahn aus einer Widerstandspaste aufgebracht ist.
  11. Modul nach einem der Ansprüche 1–10, bei dem das Substrat (SU) aus einem FR4 Material oder aus einer LTCC Keramik gefertigt ist.
  12. Verfahren zum Bestücken eines Moduls, – bei dem ein mehrschichtiges Substrat (SU), in das eine Verdrahtung integriert ist, mit Anschlussflächen (AF) und ein Bauelementchip (BC) mit Bondpads (BP) auf seiner Vorderseite vorgesehen werden, – bei dem der Bauelementchip auf das Substrat aufgeklebt wird, – bei dem ein Bonddraht (BD) mit einem Ball auf eine der Anschlussflächen aufgebondet wird, – bei dem das andere Ende des Bonddrahts mit seinem Wedge direkt auf das Bondpad (BP) gebondet wird, und – bei dem der Bonddraht als metallische Bändchen ausgebildet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem über das gebondete Wedge ein Stud-Bump (SB) aufgebondet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der Bonddraht (BD) zu einer flachen Schlaufe geformt wird, die über dem Bauelementchip (BC) dessen Oberfläche folgt und die erst neben dem Bauelementchip nach unten zum Substrat (SU) hin gebogen wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12–14, bei dem nach der Herstellung der Drahtbondverbindung über das Substrat (SU) und die Oberseite des Bauelementchips (BC) eine Glob Top Masse (GT) oder Mold-Masse bis zu einer solchen Höhe aufgebracht wird, dass die Bonddrähte (BD) vollständig abgedeckt sind.
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