DE102007036045A1 - Electronic component with at least one component, in particular a semiconductor component, and method for its production - Google Patents

Electronic component with at least one component, in particular a semiconductor component, and method for its production Download PDF

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Robert Weinke
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Abstract

Es wird ein elektronischer Baustein mit zumindest einem Bauelement (15, 19), insbesondere einem Halbleiterbauelement, beschrieben, bei dem das zumindest eine Bauelement (15, 19) auf einer Trägeranordn (30) vorgesehen, der mehrere Schichten (31, ..., 39) aus einem isolierenden Material umfasst. Der Schichtverbund (30) ist mit der Trägeranordnung (10) verbunden, so dass das zumindest eine Bauelement (15, 19) zwischen dem Schichtverbund (30) und der Trägeranordnung (10) eingeschlossen/eingekapselt ist. Der Schichtverbund (30) umfasst eine Verbindungsstruktur (40, ..., 56) zur elektrischen Kontaktierung des zumindest einen Bauelements (15, 19) mit einem anderen elektrischen Funktionselement der Trägeranordnung (10) oder auf der Trägeranordnung (10) oder außerhalb des Schichtverbunds (30).An electronic component with at least one component (15, 19), in particular a semiconductor component, is described, in which the at least one component (15, 19) is provided on a carrier assembly (30) comprising a plurality of layers (31,. 39) of an insulating material. The layer composite (30) is connected to the carrier arrangement (10), so that the at least one component (15, 19) is enclosed / encapsulated between the layer composite (30) and the carrier arrangement (10). The layer composite (30) comprises a connecting structure (40, ..., 56) for electrically contacting the at least one component (15, 19) with another electrical functional element of the carrier arrangement (10) or on the carrier arrangement (10) or outside the layer composite (30).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Baustein mit zumindest einem Bauelement, insbesondere einem Halbleiterbauelement, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to an electronic component with at least one Component, in particular a semiconductor device, and a method for its production.

Ein elektronischer Baustein umfasst üblicherweise einen Träger oder ein Substrat, auf dem eine strukturierte Metallschicht mit Metall- oder Kontaktflächen aufgebracht ist. Auf manchen der Kontaktflächen sind jeweils ein oder mehrere Bauelemente, z. B. ein Halbleiterchip oder ein passives Bauelement, aufgebracht. Das oder die Bauelemente sind über ein Verbindungsmittel, in der Regel ein Lot oder einen Kleber, mit der jeweiligen Kontaktfläche verbunden. Sofern eines der Bauelemente einen Rückseitenkontakt, d. h. einen dem Träger oder Substrat zugewandten Kontakt aufweist, so wird durch das Verbindungsmittel nicht nur eine mechanische, sondern auch eine elektrische Verbindung zu der jeweiligen Kontaktfläche hergestellt. Bei der elektrischen Kontaktierung weisen zumindest manche der Bauelemente jeweils eine Anzahl an Kontaktflächen auf ihrer von dem Träger abgewandten Oberseite auf.One Electronic component usually includes a carrier or a substrate on which a structured metal layer with Metal or contact surfaces is applied. On some of the contact surfaces are each one or several components, eg. B. a semiconductor chip or a passive Component, applied. The one or more components are over Connecting means, usually a solder or an adhesive, with the connected to respective contact surface. If one of the components has a backside contact, i. H. one the carrier or substrate-facing contact, so is by the connecting means not just a mechanical but also an electrical connection to the respective contact surface produced. In the electrical contact have at least some of the components each have a number of contact surfaces theirs from the carrier turned away on top.

Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen untereinander und/oder einer der Kontaktflächen der Metallschicht wird üblicherweise unter Verwendung von Bonddrähten oder durch eine sog. planare Verbindungstechnologie realisiert. Bei letzterer wird eine Oberfläche des mit dem zumindest einen Bauelement bestückten Trägers zunächst mit einer Isolationsschicht bedeckt. An den Stellen der Kontaktflächen werden Öffnungen in die Isolationsschicht eingebracht, um diese freizulegen. Anschließend wird auf der Isolationsschicht eine Leiterzugstruktur hergestellt. Die planare Verbindungstechnologie ist beispielsweise unter der Bezeichnung SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology) bekannt.The electrical connection between the contact surfaces with each other and / or one of the contact surfaces the metal layer is usually under Use of bonding wires or realized by a so-called planar connection technology. The latter becomes a surface of the equipped with the at least one component carrier first with an insulating layer covered. At the points of the contact surfaces are openings introduced into the insulating layer to expose it. Subsequently, will produced on the insulation layer a Leiterzugstruktur. The For example, planar interconnect technology is called SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology).

Die Verwendung der planaren Verbindungstechnologie weist den Vorteil auf, dass neben der Herstellung elektrischer Verbindungsstrukturen gleichzeitig eine hermetische Verkapselung der Bausteine erzielt werden kann. Bei elektronischen Modulen, bei denen elektrische Verbindungen unter Verwendung von Drahtbrücken (Bonddrähte) realisiert werden, muss zur Verkapselung der Bauelemente ein Verguss aus einem Gel oder einer Kunststoffmasse vorgesehen werden.The Using the planar interconnect technology has the advantage on top of that, in addition to making electrical connection structures simultaneously a hermetic encapsulation of the blocks can be achieved. In electronic modules where electrical connections under Use of wire bridges (Bonding wires) must be realized, for the encapsulation of the components a potting be provided from a gel or a plastic mass.

Ist zumindest einer der Bausteine als Leistungshalbleiterchip ausgebildet, so werden beim Betrieb des elektronischen Bausteins sehr hohe Temperaturen von mehr als 150°C erreicht. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der in einem elektronischen Baustein der oben beschriebenen Arten verwendeten Materialien kann es zu Problemen hinsichtlich der thermischen und thermomechanischen Stabilität kommen. So kann insbesondere eine Delamination aneinander grenzender Fügepartner auftreten, wodurch als Folge die hermetische Verkapselung der elektronischen Bausteine beschädigt sein kann. Hierdurch ist die Langzeitzuverlässigkeit des elektronischen Bausteins verringert.is at least one of the components is designed as a power semiconductor chip, Thus, during operation of the electronic device very high temperatures of more than 150 ° C reached. Due to the different thermal expansion coefficients in an electronic module of the types described above used materials can cause problems in terms of thermal and thermomechanical stability come. In particular, a delamination adjacent to each other joining partner occur as a result of the hermetic encapsulation of the electronic Blocks damaged can be. This is the long-term reliability of the electronic Block is reduced.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektronischen Baustein und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welche eine Verkapselung der Bausteine bei dauerhafter thermischer und thermomechanischer Stabilität des elektronischen Bausteins bei Einsatztemperaturen, insbesondere über 150°C, gewährleisten.It is therefore an object of the present invention is an electronic To specify building block and a method for its production, which an encapsulation of the building blocks in permanent thermal and thermomechanical stability of the electronic module at operating temperatures, in particular above 150 ° C, ensure.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben.These Tasks are solved by the features of the independent claims. advantageous embodiments are given in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer elektronischer Baustein umfasst zumindest ein Bauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement, bei dem das zumindest eine Bauelement auf einer Trägeranordnung angeordnet ist. Es ist Schichtverbund vorgesehen, der mehrere Schichten aus einem isolierenden Material umfasst. Der Schichtverbund ist mit der Trägeranordnung verbunden, so dass das zumindest eine Bauelement zwischen dem Schichtverbund und der Trägeranordnung eingeschlossen bzw. eingekapselt ist. Der Schichtverbund umfasst eine Verbindungsstruktur zur elektrischen Kontaktierung des zumindest einen Bauelements mit einem anderen elektrischen Funktionselement der Trägeranordnung oder auf der Trägeranordnung oder außerhalb des Schichtverbunds.One inventive electronic Component comprises at least one component, in particular a semiconductor component, in which the at least one component on a carrier arrangement is arranged. It is provided layer composite, consisting of several layers made of an insulating material. The layer composite is with the carrier assembly connected, so that the at least one component between the layer composite and the carrier assembly enclosed or encapsulated. The layer composite comprises a connection structure for making electrical contact with the at least a device with another electrical functional element the carrier assembly or on the carrier assembly or outside of the layer composite.

Unter einem Funktionselement wird ein beliebiges aktives oder passives Bauelement, eine Kontaktfläche oder dergleichen verstanden. Ein in dem elektronischen Baustein vorgesehenes Bauelement ist bevorzugt ein in Chip-Form vorliegendes Bauelement, wie ein Halbleiter- oder Polymertyp.Under A functional element becomes any active or passive one Component, a contact surface or the like understood. One in the electronic module provided component is preferably a device in chip form, like a semiconductor or polymer type.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Langzeitstabilitätsprobleme bei elektronischen Bausteinen im Stand der Technik durch die stark unterschiedlichen Eigenschaften miteinander verbundenen Materialien herrühren. Die Erfindung schlägt deshalb vor, die Verbindungsstruktur oder Umverdrahtung unter Verwendung eines Schichtverbunds vorzunehmen, in welchem die Verbindungsstruktur ausgebildet ist. Dabei lässt sich der Schichtverbund, welcher eine Mehrzahl an Schichten umfasst, welche übereinander angeordnet sind, aus einem Material fertigen, welches an das Material der Trägeranordnung angepasste Eigenschaften aufweist. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Materialien der Trägeranordnung und des Schichtverbundes hinsichtlich ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten zueinander angepasst sind.The invention is based on the finding that the long-term stability problems in the case of electronic components in the prior art are due to materials which are strongly interconnected with one another. The invention therefore proposes to carry out the connection structure or rewiring using a layer composite in which the connection structure is formed. In this case, the layer composite, which comprises a plurality of layers which are arranged one above the other, can be manufactured from a material which has properties adapted to the material of the carrier arrangement has. In this case, it is particularly advantageous if the materials of the carrier arrangement and the layer composite are adapted to each other with regard to their thermal expansion coefficients.

Zweckmäßigerweise umfasst die Trägeranordnung deshalb ein anorganisches Material, insbesondere eine Keramik. Die Schichten des Schichtverbunds sind zweckmäßigerweise ebenfalls aus einem anorganischen Material, insbesondere einer Keramik gebildet. Neben den angepassten Eigenschaften der Materialien der Trägeranordnung und des Schichtverbunds hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und die dadurch erreichte thermomechanische Stabilität weist der elektronische Baustein eine enorme Robustheit auf.Conveniently, includes the carrier assembly Therefore, an inorganic material, in particular a ceramic. The Layers of the layer composite are expediently also made of an inorganic Material, in particular a ceramic formed. In addition to the adjusted Properties of the materials of the carrier arrangement and the layer composite in terms of thermal expansion coefficient and thereby reached thermomechanical stability has the electronic component an enormous robustness.

Neben der Verbindungsstruktur können in dem Schichtverbund aktive und/oder passive Bauelemente vorgesehen sein, die an Leiterzugstrukturen und/oder durch Kontaktierungen der Verbindungsstruktur elektrisch angeschlossen sind. Damit lassen sich in dem Schichtverbund bereits Bestandteile einer Ansteuerung für das Bauelement integrieren. Hierdurch wird der Verdrahtungsaufwand bei der Montage des elektrischen Bausteins zu einem elektronischen Modul verringert.Next the connection structure can provided in the layer composite active and / or passive components be that at Leiterzugstrukturen and / or by contacts the connection structure are electrically connected. This can be done in the layer composite already components of a control for the device integrate. As a result, the wiring effort during assembly reduces the electrical component to an electronic module.

Zweckmäßigerweise ist an zumindest einer Seitenkante und/oder einer von der Trägeranordnung abgewandten Hauptseite des Schichtverbunds ein Anschlusskontakt der Verbindungsstruktur vorgesehen. Beispielsweise können die Anschlusskontakte Lastanschlüsse für das Bauelement darstellen. Die Anschlusskontakte lassen sich hierbei flexibel an solchen Stellen des elektronischen Bausteins anordnen, die für eine spätere weitere Verdrahtung oder einen Anschluss an ein Modul am Besten geeignet sind.Conveniently, is on at least one side edge and / or facing away from the carrier assembly Main side of the composite layer, a connection contact of the connection structure intended. For example, you can the connection contacts load connections for the Represent component. The connection contacts can be hereby arrange flexibly at such locations of the electronic module, the for one latter further wiring or connection to a module is best are suitable.

Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass das zumindest eine Bauelement in einer Aussparung oder einer Vertiefung des Schichtverbunds angeordnet ist. Neben der hermetischen Verkapselung des Bausteins wird hierdurch ein hervorragender mechanischer Schutz des Bausteins sichergestellt.A Further training provides that the at least one component arranged in a recess or a depression of the layer composite is. In addition to the hermetic encapsulation of the device is thereby ensures excellent mechanical protection of the device.

Am Boden der Aussparung oder der Vertiefung kann zumindest eine Anschlusskontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung einer jeweiligen Bauelementkontaktfläche vorgesehen sein. Die elektrische Verbindung zwischen einer jeweiligen Bauelementkontaktfläche und einer Anschlusskontaktfläche ist durch ein erstes Kontaktmittel aus anorganischem Material, insbesondere einem Lot, gebildet. Hierdurch wird verhindert, dass nach dem Zusammenfügen von Schichtverbund und Trägeranordnung eine Ausgasung in der hermetisch verschlossenen Aussparung oder Vertiefung stattfindet, wodurch die Zuverlässigkeit des Bausteins weiter gesteigert werden kann.At the Bottom of the recess or the recess can at least one terminal contact surface for provided electrical contacting of a respective device contact surface be. The electrical connection between a respective device contact surface and a terminal contact surface is by a first contact material of inorganic material, in particular a lot, formed. This will prevent after merging Layer composite and carrier arrangement an outgassing in the hermetically sealed recess or depression takes place, reducing the reliability of the device can be further increased.

Zweckmäßigerweise ist das Bauelement über ein zweites Kontaktmittel, welches insbesondere aus einem anorganischen Material, wie z. B. einem Lot, gebildet ist, auf eine Kontaktfläche kontaktiert, wobei das erste Kontaktmittel eine andere Schmelztemperatur als das zweite Kontaktmittel aufweist. Hierdurch ist sichergestellt, dass z. B. eine bereits vorgenommene elektrische Verbindung zwischen dem Baustein und der Trägeranordnung beim Verbinden dieses Halbzeugs mit dem Schichtverbund nicht beeinträchtigt wird. In diesem Fall wird das den Schichtverbund mit einer Bauelementkontaktfläche verbindende Haftmittel mit einer solchen Schmelz- bzw. Bearbeitungstemperatur gewählt, welches das Haftmittel zwischen der Bauelementkontaktfläche und der Trägeranordnung nicht beeinträchtigt.Conveniently, is the device over a second contact means, which in particular consists of an inorganic Material, such. As a solder is formed, contacted on a contact surface, wherein the first contact means has a different melting temperature than the second one Having contact means. This ensures that z. B. an already made electrical connection between the block and the carrier assembly is not affected when connecting this semi-finished product with the layer composite. In this case, this will connect the layer composite to a device contact surface Adhesive with such a melting or processing temperature selected which the adhesive between the device contact surface and the carrier assembly not impaired.

Als Haftmittel und für die elektrische Kontaktierung eignet sich neben Lot alternativ auch ein Leitkleber.When Adhesives and for The electrical contact is suitable in addition to solder alternatively a conductive adhesive.

In der Aussparung oder Vertiefung kann weiter ein Füllmittel vorgesehen sein, das einen zwischen dem Halbleiterbauelement und der Aussparung gebildeten Freiraum ausfüllt. Als Füllmittel kann beispielsweise ein Gel, eine Wärmeleitpaste, ein Silikon oder ein Underfill verwendet werden. Das Füllmittel dient dem Zweck, die hermetische Verkapselung des Bauelements in dem elektronischen Baustein sicherzustellen und ist bevorzugt aus einem anorganischen Material.In the recess or recess may further be provided a filler, the a formed between the semiconductor device and the recess Free space fills. As a filler For example, a gel, a thermal paste, a silicone or an underfill will be used. The filler serves the purpose, the hermetic encapsulation of the device in the electronic component and is preferably made of an inorganic material.

Der Schichtverbund weist in einer weiteren Ausbildung in zumindest einer der Schichten zumindest abschnittsweise wärmeleitfähiges Material auf zur Abfuhr oder Speicherung von Wärme. Hierdurch lassen sich bereits in den elektronischen Baustein Kühl-Lagen integrieren, so dass eine Wärmeabfuhr von dem Baustein nicht nur über die Trägeranordnung, sondern auch über den Schichtverbund ermöglicht ist.Of the Layer composite has in a further embodiment in at least one the layers at least partially thermally conductive material on for removal or storage of heat. As a result, can be in the electronic module cooling layers integrate, allowing a heat dissipation of the block not only over the carrier arrangement, but also about allows the layer composite is.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Schichtverbund in zumindest einer der Schichten zumindest abschnittsweise eine Metallisierung als elektromagnetische Schirmung auf. Dies erleichtert einerseits die Integration in einem elektronischen Modul und sorgt andererseits für eine Reduzierung der Kosten des elektronischen Moduls, da eine gesonderte elektromagnetische Schirmung gegebenenfalls entbehrlich ist.In a further embodiment the layer composite in at least one of the layers at least in sections a metallization as electromagnetic shielding on. On the one hand, this facilitates integration into an electronic one Module and on the other hand ensures a reduction in the cost of the electronic module, as a separate Electromagnetic shielding may be unnecessary.

Die Trägeranordnung ist insbesondere ein DCB(Direct Copper Bonding)-Substrat, das einen Träger umfasst, auf dessen beiden gegenüberliegenden Hauptseiten je zumindest eine Kontaktfläche aufgebracht ist. DCB-Substrate haben sich insbesondere für elektronische Bausteine oder Module bewährt, welche im Leistungsbereich eingesetzt werden. DCB-Substrate mit einem keramischen Träger können problemlos bei Temperaturen von mehr als 150°C eingesetzt werden und sorgen für eine zuverlässige und effiziente Entwärmung des auf einer Kontaktfläche aufgebrachten Leistungshalbleiterbauelements. Darüber hinaus lassen sich DCB-Substrate kostengünstig herstellen. Die Kontaktflächen sind beispielsweise durch eine galvanisch aufgebrachte Kupferschicht gebildet, die eine Dicke zwischen 50 μm und 500 μm aufweist.The carrier arrangement is in particular a DCB (direct copper bonding) substrate, which comprises a carrier, on whose two opposite main sides at least one contact surface is applied. DCB substrates have proven to be particularly suitable for electronic components or modules which are used in the power range. DCB substrates with a ceramic support can be used without problems at temperatures of more than 150 ° C and ensure reliable and efficient cooling of the applied power semiconductor device on a contact surface. In addition, DCB substrates can be produced inexpensively. The contact surfaces are formed for example by an electrodeposited copper layer having a thickness between 50 microns and 500 microns.

Der Schichtverbund ist zweckmäßigerweise als LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)-Keramik oder als Dickschichtkeramik ausgebildet. Eine LTCC-Keramik ist ein keramischer Verdrahtungsträger im Mehrlagenaufbau. Als Basis wird ein flexibles Rohmaterial, ein sog. Green-Tape, verwendet. Diese ungesinterte Folie besteht aus einem Gemisch aus Glas, Keramik und Lösungsmitteln. Bei der Herstellung einer LTCC-Keramik wird mit dem Zuschnitt der Green-Tapes für eine entsprechende Anzahl an Lagen (Schichten) begonnen. Die unterschiedlichen Lagen bzw. Schichten werden zunächst mechanisch bearbeitet. Das heißt, es werden Justage- und Durchkontaktierungen (sog. Vias) in die Schichten gestanzt oder durch Laser eingebracht. Danach erfolgen ein Durchkontaktierungsfüllungsdruck und die Aufbringung von Metallisierungen, Widerständen z. B. mittels eines Dickschicht-Siebdruckprozesses. Übliche Materialien für die Verbindungsstrukturen sind Gold, Silber, Platin- bzw. Palladiumlegierungen. Anschließend werden die Schichten übereinander angeordnet und verpresst. Durch das Anschließen des Sintern bei ca. 850°C bis 900°C ergibt sich ein Schichtverbund.Of the Layer composite is expediently as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) ceramic or thick-film ceramic educated. An LTCC ceramic is a ceramic wiring substrate in multilayer construction. As a basis, a flexible raw material, a so-called green tape, is used. This unsintered foil consists of a mixture of glass, ceramic and solvents. In the production of a LTCC ceramics, the cutting of the green tapes for one corresponding number of layers (layers) started. The different ones Layers or layers are first machined. This means, Adjustment and plated-through holes (so-called vias) are punched into the layers or introduced by laser. This is followed by a via filling pressure and the application of metallizations, resistors z. B. by means of a thick-film screen printing process. Usual materials for the connection structures are Gold, silver, platinum or palladium alloys. Then be the layers are arranged one above the other and squeezed. By connecting the sintering at about 850 ° C to 900 ° C results a layer composite.

Durch die Möglichkeit, die Schichten vor dem Sintern einzeln und verschiedener Weise bearbeiten zu können kann der Schichtverbund, wie in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, als Umverdrahtungs- und Verkapselungsmittel im Zusammenspiel mit einer anderen Trägeranordnung für ein Bauelement verwendet werden. Im Rahmen der Bearbeitung der einzelnen Schichten sind Vertiefungen, Kanäle und andere Formen realisierbar. So können insbesondere passive Bauelemente als Funktionselemente realisiert werden.By the possibility, to process the layers individually and in different ways before sintering can For example, the composite layer as proposed in the present invention may as a rewiring and encapsulation agent in interaction with another carrier arrangement for a Component to be used. As part of the editing of each Layers are depressions, channels and other forms feasible. Thus, in particular passive components be realized as functional elements.

Das Halbleiterbauelement stellt in einer weiteren Ausbildung ein Leistungshalbleiterbauelement zur Leistungssteuerung hoher Ströme dar.The Semiconductor component is in a further embodiment of a power semiconductor device to Power control of high currents represents.

Die Erfindung schlägt weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bausteins der oben beschriebenen Art vor, welches zumindest ein Bauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement, umfasst. Zunächst wird eine Trägeranordnung bereitgestellt. Ferner wird ein Schichtverbund, der mehrere Schichten aus einem isolierenden Material und eine darin ausgebildete Verbindungsstruktur umfasst, bereitgestellt. Das zumindest eine Bauelement wird auf der Trägeranordnung oder der Verbindungsstruktur angeordnet. Anschließend wird eine mechanische, und optional elektrische, Verbindung zu der Trägeranordnung oder der Verbindungsstruktur hergestellt, je nachdem worauf das zumindest eine Bauelement angeordnet wurde. Es schließt sich das Verbinden des Schichtverbunds mit der Trägeranordnung an, wobei das zumindest eine Bauelement zwischen dem Schichtverbund und der Trägeranordnung eingeschlossen bzw. eingekapselt wird und eine elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen Bauelement und der Verbin dungsstruktur des Schichtverbunds oder zwischen dem Bauelement und der Trägeranordnung hergestellt wird.The Invention proposes Furthermore, a method for producing an electronic component of the described above, which at least one component, in particular a semiconductor device. First, a carrier assembly is provided. Furthermore, a composite layer, the multiple layers of a insulating material and a connection structure formed therein includes, provided. The at least one component will open the carrier assembly or the connection structure arranged. Subsequently, will a mechanical, and optionally electrical, connection to the carrier assembly or the connection structure made, depending on what the at least one component has been arranged. It closes connecting the layer composite to the carrier assembly, wherein the at least one component between the layer composite and the carrier arrangement enclosed or encapsulated and an electrical connection between the at least one component and the connec tion structure of Layer composite or between the component and the carrier assembly will be produced.

Das Bereitstellen des Schichtverbunds umfasst hierbei, wie aus der vorangegangenen Beschreibung bereits deutlich wurde, die Herstellung der einzelnen Verdrahtungsebenen der elektrisch zu kontaktierenden Bausteine innerhalb des Schichtverbunds in einem Schichtverfahren. Dabei können die einzelnen Schichten des Schichtverbunds mit Leiterzugstrukturen und/oder durch Kontaktierungen versehen und miteinander verbunden werden. Diese Vorgehensweise entspricht dem bekannten Verfahren bei der Herstellung von LTCC-Keramiken.The Provision of the layer composite here comprises, as from the preceding Description already became clear, the production of the individual Wiring levels of the blocks to be contacted electrically within of the layer composite in a layer process. The individual can Layers of the layer composite with Leiterzugstrukturen and / or by Be provided contacts and interconnected. This approach corresponds to the known method in the production of LTCC ceramics.

Für den Schichtverbund werden mindestens zwei Schichten benötigt. In der ersten Schicht sind Aussparungen und/oder Vertiefungen zur Aufnahme eines jeweiligen Bauelements vorgesehen. In der zumindest einen weiteren Schicht ist die Verbindungsstruktur ausgebildet.For the layer composite At least two layers are needed. In the first shift are recesses and / or depressions for receiving a respective Component provided. In the at least one other layer the connection structure is formed.

Die Herstellung der Verbindung erfolgt zwischen dem Bauelement und der Trägeranordnung durch ein erstes Lot mit einer ersten Schmelztemperatur sowie zwischen dem Bauelement und dem Schichtverbund durch ein zweites Lot mit einer zweiten, niedrigeren Schmelztemperatur, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und der Trägeranordnung vor der Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Schichtverbund erfolgt.The Production of the connection takes place between the component and the Carrier arrangement by a first solder with a first melting temperature and between the component and the layer composite by a second Lot with a second, lower melting temperature when the production the connection between the semiconductor device and the carrier assembly prior to establishing the connection between the semiconductor device and the layer composite takes place.

Die Herstellung der Verbindung erfolgt zwischen dem Halbleiterbauelement und der Trägeranordnung durch ein erstes Lot mit einer ersten Schmelztemperatur sowie zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Schichtverbund durch ein zweites Lot mit einer zweiten, höheren Schmelztemperatur, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Schichtverbund vor der Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und der Trägeranordnung erfolgt.The Production of the connection takes place between the semiconductor component and the carrier assembly by a first solder having a first melting temperature and between the semiconductor device and the layer composite by a second Lot with a second, higher Melting temperature when making the connection between the Semiconductor component and the layer composite before production the connection between the semiconductor device and the carrier assembly he follows.

Durch diese beiden, alternativen Varianten ist sichergestellt, dass eine bereits einmal hergestellte Verbindung zwischen jeweiligen Verbindungspartnern durch das Herstellen weiterer Verbindungen zwischen anderen Verbindungspartnern nicht beeinträchtigt wird.These two alternative variants ensure that an already established connection between the respective connection part ners by making further connections between other connection partners.

Die Erfindung wird nachfolgend weiter anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Figur erläutert. Die einzige Figur stellt in einer schematischen Querschnittsdarstellung einen erfindungsgemäßen elektronischen Baustein dar.The Invention will be further on the basis of an embodiment explained in a figure. The single figure shows in a schematic cross-sectional representation an electronic according to the invention Building block.

Der elektronische Baustein umfasst als Hauptkomponenten eine Trägeranordnung 10 und einen Schichtverbund 30. Nach der Verbindung der Trägeranordnung 10 und des Schichtverbunds 30 sind in dem elektronischen Baustein enthaltene Bauelemente, wie z. B. Halbleiterchips, hermetisch verkapselt und über eine Verdrahtungsstruktur des Schichtverbunds 30 elektrisch kontaktiert.The electronic component comprises as main components a carrier arrangement 10 and a layer composite 30 , After connecting the carrier assembly 10 and the composite layer 30 are components contained in the electronic component, such. B. semiconductor chips, hermetically encapsulated and via a wiring structure of the composite layer 30 electrically contacted.

Die Trägeranordnung 10 ist als sog. DCB-Substrat ausgebildet. DCB steht für Direct Copper Bonding. Die Trägeranordnung 10 umfasst einen keramischen Träger 11, auf dessen Vorder- und Rückseite Kontaktflächen 12, 13, 14 ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel sind auf der Vorderseite beispielhaft zwei Kontaktflächen 12, 13 ausgebildet, welche jeweils zur Aufnahme eines Leistungshalbleiterbauelements 15, 19 dienen. Auf der Rückseite des keramischen Trägers 11 ist eine einzige Kontaktfläche 14 aufgebracht, die der Anbindung an ein weiteres Substrat zur Herstellung eines Moduls oder einen Kühlkörper dient. Die Kontaktflächen 12, 13, 14 weisen eine Schichtdicke von ca. 300 μm auf und sind galvanisch oder durch Aufkaschieren und Strukturieren einer zunächst vollflächigen aufgebrachten, gewalzten Kupferschicht hergestellt.The carrier arrangement 10 is designed as a so-called DCB substrate. DCB stands for Direct Copper Bonding. The carrier arrangement 10 comprises a ceramic carrier 11 , on its front and back contact surfaces 12 . 13 . 14 are formed. In the exemplary embodiment, two contact surfaces are exemplified on the front 12 . 13 formed, each for receiving a power semiconductor device 15 . 19 serve. On the back of the ceramic carrier 11 is a single contact surface 14 applied, which serves to connect to another substrate for the production of a module or a heat sink. The contact surfaces 12 . 13 . 14 have a layer thickness of about 300 .mu.m and are prepared by electroplating or by laminating and structuring a first full-surface applied, rolled copper layer.

Das Bauelement 15 stellt beispielsweise einen Leistungshalbleiterschalter, z. B. einen IGBT oder einen MOSFET dar. Das Bauelement 19 ist im Ausführungsbeispiel eine Diode, welche als Freilaufdiode für das Bauelement 15 dient.The component 15 For example, provides a power semiconductor switch, z. As an IGBT or a MOSFET. The device 19 is a diode in the embodiment, which as a freewheeling diode for the device 15 serves.

Das Bauelement 15 ist mit einer Bauelementkontaktfläche 16, welche einen ersten Lastanschluss darstellt, über ein Haftmittel, z. B. ein Lot, mit der Kontaktfläche 12 elektrisch und mechanisch verbunden. In entsprechender Weise ist das Bauelement 19 mit einer Bauelementkontaktfläche 20 über das Haftmittel mit der Kontaktfläche 13 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Verbindung zwischen den Bauelementen 15, 19 und den jeweiligen Kontaktflächen 12, 13 kann auch über einen Leitkleber oder ein sonstiges Haftmittel erfolgen.The component 15 is with a component contact surface 16 , which is a first load terminal, via an adhesive, for. B. a solder, with the contact surface 12 electrically and mechanically connected. In a similar way, the device 19 with a component contact surface 20 over the adhesive with the contact surface 13 electrically and mechanically connected. The connection between the components 15 . 19 and the respective contact surfaces 12 . 13 can also be done via a conductive adhesive or other adhesive.

Das Bauelement 15 weist auf seiner dem Träger 11 abgewandten Hauptseite des Weiteren eine Bauelementkontaktfläche 18, z. B. einen Steueranschluss sowie eine Bauelementkontaktfläche 17, die einen zweiten Lastanschluss darstellt, auf. In entsprechender Weise weist das Bauelement 19 auf seiner von dem Träger 11 abgewandten Seite eine Bauelementkontaktfläche 21, einen zweiten Lastanschluss, auf. Die Bauelementkontaktflächen 17, 18 und 19 werden über eine Verbindungsstruktur des Schichtverbunds 30 elektrisch kontaktiert.The component 15 points to his the carrier 11 Furthermore, the main side remote from a component contact surface 18 , z. B. a control terminal and a device contact surface 17 , which represents a second load terminal on. In a corresponding way, the component 19 on his from the carrier 11 side facing away from a component contact surface 21 , a second load connection. The component contact surfaces 17 . 18 and 19 be via a connection structure of the composite layer 30 electrically contacted.

Der Schichtverbund 30 ist als LTCC-Keramik oder Dickschichtkeramik ausgebildet. LTCC steht für Low Temperature Co-Fire Ceramics. Der Schichtverbund 30 weist eine Anzahl an Schichten 31 bis 39 auf, welche jeweils aus einem keramischen Material bestehen. Die Anzahl der Schichten 31 bis 39 kann prinzipiell beliebig gewählt werden, für das Ausführungsbeispiel sind neun Schichten vorgesehen. In zumindest manchen der Schichten 31 bis 39 sind Leiterzugstrukturen 40, 41, 42 vorgesehen. Ferner weisen die Schichten 31 bis 39 Durchkontaktierungen 44, 50 auf, die auch als Vias bezeichnet werden. Über die Leiterzugstrukturen 40, 41, 42 und die Durchkontaktierungen 44, 50 wird eine dreidimensionale Verbindungsstruktur bereitgestellt, welche den elektrischen Anschluss der Bauelemente 15, 19 sowie gegebenenfalls weiterer Bauelemente oder Kontaktflächen der Trägeranordnung 10 oder andere Funktionselemente erlaubt.The layer composite 30 is designed as LTCC ceramic or thick-film ceramic. LTCC stands for Low Temperature Co-Fire Ceramics. The layer composite 30 has a number of layers 31 to 39 on, each consisting of a ceramic material. The number of layers 31 to 39 can be chosen arbitrarily in principle, for the embodiment, nine layers are provided. In at least some of the layers 31 to 39 are ladder train structures 40 . 41 . 42 intended. Furthermore, the layers have 31 to 39 vias 44 . 50 which are also known as vias. About the ladder structures 40 . 41 . 42 and the vias 44 . 50 a three-dimensional connection structure is provided which determines the electrical connection of the components 15 . 19 and optionally further components or contact surfaces of the carrier arrangement 10 or other functional elements allowed.

Die einzelnen Schichten 31 bis 39 werden in separaten Schritten hergestellt. Hierbei werden an Stellen der Durchkontaktierungen und/oder Aussparungen entsprechende Stanzungen vorgesehen. Die Durchkontaktierungen/Aussparungen können auch unter Verwendung eines Lasers erzeugt werden. Als Basis für die Schichten 31 bis 39 wird ein zunächst flexibles Rohmaterial, das sog. Green-Tape, verwendet. Dieses liegt in Folienform vor und besteht aus einem Gemisch aus Glas, Keramik und Lösungsmitteln. Nach dem mechanischen Bearbeiten der jeweiligen Schichten werden Metallisierungen zur Ausbildung der Leiterzugstrukturen und zum Ausfüllen der Durchkontaktierungen aufgebracht. Hierbei können auch weitere Funktionselemente, wie z. B. Widerstände, Spulen, Ladungsspeicher und dergleichen erzeugt werden. Als Material für die Leiterzugstrukturen und die Durchkontaktierungen werden bevorzugt Gold, Silber, Platin bzw. Palladiumlegierungen verwendet. Nachdem jede Schichten 31 bis 39 einzeln bearbeitet wurde, werden diese zueinander ausgerichtet, verpresst und anschließend bei ca. 850°C bis 900°C verpresst, so dass sich z. B. der in der Figur gezeigte Schichtverbund 30 ergibt.The individual layers 31 to 39 are made in separate steps. Here, corresponding punches are provided at locations of the vias and / or recesses. The vias / recesses can also be created using a laser. As a basis for the layers 31 to 39 an initially flexible raw material, the so-called green tape, is used. This is in foil form and consists of a mixture of glass, ceramics and solvents. After the mechanical processing of the respective layers, metallizations are applied to form the conductor tensile structures and to fill in the plated-through holes. In this case, other functional elements, such. As resistors, coils, charge storage and the like can be generated. As material for the Leiterzugstrukturen and the plated-through holes gold, silver, platinum or palladium alloys are preferably used. After each layers 31 to 39 individually processed, these are aligned, pressed and then pressed at about 850 ° C to 900 ° C, so that z. B. the layer composite shown in the figure 30 results.

Wie sich aus der Querschnittsdarstellung der Figur gut ergibt, weisen die Schichten 31 bis 39 verschieden große Aussparungen auf. Nach dem Übereinanderlegen und Sintern des vollständigen Schichtverbundes sind Aussparungen 58, 59 ausgebildet, welche zur Aufnahme der Bauelemente 15, 19 dienen und sich über die Schichten 31 bis 34 erstrecken. Darüber hinaus weist die Schicht 31 zwei Aussparungen 60, 61 auf, so dass auch die Kontaktflächen 12, 13 in diesen zum Liegen kommen.As is clear from the cross-sectional representation of the figure, the layers have 31 to 39 different sized recesses. After superimposing and sintering the complete layer composite are recesses 58 . 59 formed, which for receiving the components 15 . 19 serve and spread over the layers 31 to 34 extend. In addition, the layer points 31 two off savings 60 . 61 on, so that too the contact surfaces 12 . 13 to lie in these.

Am Boden der Aussparung 58 bildet die Leiterzugstruktur 40 in der Schicht 35 eine Anschlusskontaktfläche 53 aus. Die Durchkontaktierung 44 in der gleichen Schicht 35 bildet eine Anschlusskontaktfläche 52 aus. Die Anschlusskontaktflächen 52, 53 sind justiert zu den Bauelementkontaktflächen 17 und 18 angeordnet. Auf die Anschlusskontaktflächen 52, 53 ist jeweils ein Kontaktmittel 57 aufgebracht, über welches die An schlusskontaktfläche 52 mit der Bauelementkontaktfläche 18 und die Anschlusskontaktfläche 53 mit der Bauelementkontaktfläche 17 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden können.At the bottom of the recess 58 forms the ladder train structure 40 in the layer 35 a terminal contact surface 53 out. The via 44 in the same layer 35 forms a terminal contact surface 52 out. The connection pads 52 . 53 are adjusted to the component contact surfaces 17 and 18 arranged. On the connection pads 52 . 53 is in each case a contact agent 57 applied, over which the con nection contact surface 52 with the device contact surface 18 and the terminal contact surface 53 with the device contact surface 17 electrically and mechanically can be connected to each other.

In entsprechender Weise ist in der Aussparung 59 eine Anschlusskontaktfläche 55 durch die Leiterzugstruktur 40 der Schicht 35 bereitgestellt. Auf dieser ist in entsprechender Weise ein Kontaktmittel 57, z. B. ein Lot, aufgebracht.In a similar way is in the recess 59 a terminal contact surface 55 through the ladder train structure 40 the layer 35 provided. On this is in a corresponding manner a contact means 57 , z. B. a solder applied.

Die Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusskontaktflächen 52, 53, 55 und den Bauelementkontaktflächen 17, 18, 19 kann z. B. durch ein Reflow-Lötverfahren stattfinden, wobei das Lot bevorzugt eine Schmelztemperatur aufweist, die geringer ist als die Schmelztemperatur des Lots, welches die Bauelementkontaktflächen 16, 20 mit den Kontaktflächen 12, 13 der Trägeranordnung 10 verbindet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die bereits vorgenommenen elektrischen Verbindungen nicht gelöst werden.The production of the electrical connection between the terminal contact surfaces 52 . 53 . 55 and the device contact pads 17 . 18 . 19 can z. Example, take place by a reflow soldering, wherein the solder preferably has a melting temperature which is lower than the melting temperature of the solder, which the device contact surfaces 16 . 20 with the contact surfaces 12 . 13 the carrier assembly 10 combines. This ensures that the already made electrical connections are not resolved.

Um zu vermeiden, dass nach dem Zusammenfügen von Trägeranordnung 10 und Schichtverbund 30 Freiräume in den Aussparungen 58, 59 verbleiben, können diese durch Füllmaterialien, wie z. B. Wärmeleitpaste, Underfill, Silikon und dergleichen geschlossen werden.To avoid having to assemble after assembly 10 and layer composite 30 Open spaces in the recesses 58 . 59 remain, they can by filling materials, such. As thermal grease, underfill, silicone and the like are closed.

Um eine gute Entwärmung des im Ausführungsbeispiel als Leistungshalbleiterschalter ausgebildeten Bauelements 15 nicht nur über die Trägeranordnung 10, sondern auch über den Schichtverbund 30 gewährleisten zu können, weisen die an die Schicht 35 angrenzenden Schichten 36, 37, 38 übereinander angeordnete Leiterzugstrukturen 42 auf, welche an die Leiterzugstruktur 40 grenzen. Durch die Leiterzugstrukturen 42 ist ein großvolumiger Wärmespeicher 43 gebildet, welcher die Wärme von dem Bauelement 15 abführt.To a good heat dissipation of the embodiment designed as a power semiconductor switch device 15 not just about the carrier assembly 10 , but also about the layer network 30 to be able to guarantee that point to the layer 35 adjacent layers 36 . 37 . 38 superimposed ladder structures 42 on which to the ladder train structure 40 limits. Through the ladder train structures 42 is a large-volume heat storage 43 formed, which the heat from the device 15 dissipates.

Beispielhaft ist in der Schicht 38 ein Funktionselement 46, z. B. ein Widerstand, vorgesehen, welcher über die benachbar ten Leiterzugstrukturen 41 angeschlossen ist. Ein weiteres Funktionselement 47 ist außerhalb des Schichtverbunds 30 mit Durchkontaktierungen 44 an die Verbindungsstruktur des Schichtverbunds 30 angeschlossen. Das Funktionselement 47 kann beispielsweise ein aktives oder passives Bauelement darstellen. Zum Beispiel könnte das Funktionselement 47 zur Ansteuerung der Bausteine 15, 19 dienen.An example is in the layer 38 a functional element 46 , z. As a resistor provided, which on the neigh ten Leiterzugstrukturen 41 connected. Another functional element 47 is outside the stratigraphy 30 with vias 44 to the connection structure of the layer composite 30 connected. The functional element 47 can represent, for example, an active or passive component. For example, the functional element could 47 for controlling the blocks 15 . 19 serve.

Der Schichtverbund 30 ermöglicht das Vorsehen von seitlich angeordneten Anschlusskontakten, welche in der Figur mit den Bezugszeichen 48, 49 und 56 gekennzeichnet sind. Diese können beispielsweise Lastanschlusskontakte darstellen. Weitere Anschlusskontaktflächen 51, 54 sind an Durchkontaktierungen 50 der Schicht 32 ausgebildet. Auf diesen ist ebenfalls ein Kontaktmittel 57 aufgebracht. Die Anschlusskontaktflächen 51, 54 werden beim Verbinden der Trägeranordnung 10 und des Schichtverbunds 30 mit den Kontaktflächen 12, 13 elektrisch und mechanisch verbunden.The layer composite 30 allows the provision of laterally arranged terminal contacts, which in the figure with the reference numerals 48 . 49 and 56 Marked are. These can represent load connection contacts, for example. Other connection contact surfaces 51 . 54 are at vias 50 the layer 32 educated. On these is also a contact agent 57 applied. The connection pads 51 . 54 be when connecting the carrier assembly 10 and the composite layer 30 with the contact surfaces 12 . 13 electrically and mechanically connected.

Wie aus der Querschnittsdarstellung unschwer zu erkennen ist, ermöglicht es die Verbindungsstruktur in dem Schichtverbund 30, die Bauelementkontaktfläche 20 über die Kontaktfläche 13, die Anschlusskontaktfläche 54, die Leiterzugstruktur 41, 42, 40 mit dem zweiten Lastanschluss an der Bauelementkontaktfläche 17 des Bauelements 15 zu verbinden. Der erste Lastanschluss an der Bauelementkontaktfläche 16 ist über die Kontaktfläche 12, die Anschlusskontaktfläche 51, die Leiterzugstruktur 41 mit dem seitlichen Anschlusskontakt 49 verbunden. Der Steuerkontakt, welcher durch die Bauelementkontaktfläche 18 ausgebildet ist, ist über die Anschlusskontaktfläche 52 und die Durchkontaktierungen 44 mit dem Funktionselement 47 verbunden. Der zweite Lastanschluss des Bauelements 19, welcher durch die Bauelementkontaktfläche 51 ausgebildet ist, ist über die Anschlusskontaktfläche 55 und die Leiterzugstruktur 41 an dem seitlichen Anschlusskontakt 56 oder über die Durchkontaktierung 54, die Leiterzugstruktur 41, das Funktionselement 46, und die Durchkontaktierungen 44 an dem Anschlusskontakt 45 kontaktierbar.As can easily be seen from the cross-sectional representation, it makes possible the connection structure in the layer composite 30 , the component contact surface 20 over the contact surface 13 , the connection pad 54 , the ladder train structure 41 . 42 . 40 to the second load terminal on the device contact pad 17 of the component 15 connect to. The first load connection on the component contact surface 16 is about the contact area 12 , the connection pad 51 , the ladder train structure 41 with the lateral connection contact 49 connected. The control contact, which through the component contact surface 18 is formed is via the terminal contact surface 52 and the vias 44 with the functional element 47 connected. The second load terminal of the device 19 passing through the device contact surface 51 is formed is via the terminal contact surface 55 and the ladder train structure 41 at the lateral connection contact 56 or via the via 54 , the ladder train structure 41 , the functional element 46 , and the vias 44 at the connection contact 45 contactable.

Da sowohl die Trägeranordnung 10 als auch die Verbundschicht 30 im Wesentlichen aus ähnlichen Materialien, nämlich Keramiken bestehen, liegen angepasste Eigenschaften hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten vor. Hierdurch ist eine hohe thermomechanische Stabilität gewährleistet. Das Verkapseln der Bauelemente 15, 19 ermöglicht ein mechanisch robustes Gebilde. Die hermetische Kapselung der Bausteine 15, 19 sorgt ferner für eine hohe Langzeitstabilität. Es lassen sich, wie beschrieben, aktive und passive Bauelemente in den Schichtverbund 30 integrieren. Ferner ist eine hohe Ausbeute des erfindungsgemäßen elektronischen Bausteins gewährleistet, da die separate Herstellung jeder einzelnen Schicht des Schichtverbunds 30 eine Prüfung der Verdrahtung vor dem Zusammenbau ermöglicht. Hierdurch lassen sich Kosten senken. In den Schichtverbund 30 lassen sich ferner Kühllagen oder elektromagnetische Abschirmungen integrieren. Der Baustein ist ferner hochtemperaturstabil, d. h. für Anwendungen oberhalb von 200°C geeignet, da organische Isolationsstoffe vermieden werden können. Ferner können Lastanschlüsse an den Baustein sowohl seitlich als auch an einer der Hauptflächen vorgesehen werden.Because both the carrier assembly 10 as well as the composite layer 30 consist essentially of similar materials, namely ceramics, are adapted properties in terms of the thermal expansion coefficient before. As a result, a high thermo-mechanical stability is ensured. The encapsulation of the components 15 . 19 allows a mechanically robust structure. The hermetic encapsulation of the building blocks 15 . 19 also ensures high long-term stability. It can, as described, active and passive components in the layer composite 30 integrate. Furthermore, a high yield of the electronic component according to the invention is ensured since the separate production of each individual layer of the layer composite 30 allows testing of the wiring prior to assembly. This can reduce costs. In the layer composite 30 Furthermore, cooling layers or electromagnetic shielding can be integrated. The device is also resistant to high temperatures, ie suitable for applications above 200 ° C, as organic insulating materials can be avoided. Furthermore, load connections to the module can be provided both laterally and on one of the main surfaces.

Im Ausführungsbeispiel sind die Bauelemente 15, 19 zunächst auf die Trägeranordnung 10 aufgebracht und mit dieser verbunden. Erst anschließend folgt die Verbindung mit dem Schichtverbund 30. Selbstverständlich können die Bauelemente 15, 19 auch zunächst in den Aussparungen 58, 59 mit den entsprechend vorgesehenen Anschlusskontakten verbunden werden. Anschließend kann sich die Verbindung der Schichtstruktur 30 mit dem Trägerverbund 10 anschließen.In the exemplary embodiment, the components 15 . 19 first on the carrier assembly 10 applied and connected to this. Only then follows the connection with the layer composite 30 , Of course, the components 15 . 19 also first in the recesses 58 . 59 be connected to the appropriately provided connection contacts. Subsequently, the compound of the layer structure 30 with the carrier composite 10 connect.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass auch auf der Rückseite der Trägeranordnung 10 ein entsprechend der vorstehenden Beschreibung ausgebildeter Schichtverbund 30 mit weiteren Bauelementen vorgesehen ist.In a further alternative embodiment it can be provided that also on the rear side of the carrier arrangement 10 a layer composite formed according to the above description 30 is provided with other components.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, auf die Rückseite der Trägeranordnung 10 eine Kühlanordnung, z. B. eine dicke Metallplatte oder einen flüssigkeitsdurchströmenden Kühlkörper vorzusehen, und auf diesen wiederum einen in 1 elektronischen Baustein anzuordnen.It can furthermore be provided on the rear side of the carrier arrangement 10 a cooling arrangement, e.g. B. to provide a thick metal plate or a liquid-flowing heat sink, and in turn a in 1 to arrange electronic component.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine weitere Trägeranordnung 10 auf der anderen Seite des Schichtverbunds 30 angeordnet wird.In a further alternative embodiment, it is provided that a further carrier arrangement 10 on the other side of the layer composite 30 is arranged.

Der Erfindung liegt damit der Gedanke zu Grunde, eine Kontaktierung und Verdrahtung von Bauelemente, wie z. B. Leistungshalbleiterschaltern oder -bauelementen mittels in separaten Schritten hergestellter Schichtkeramik in Verbindung mit einem DCB-Substrat vorzunehmen.Of the Invention is based on the idea, a contact and wiring of components, such. B. power semiconductor switches or components by means of layered ceramic produced in separate steps in conjunction with a DCB substrate.

Claims (18)

Elektronischer Baustein mit zumindest einem Bauelement (15, 19), insbesondere einem Halbleiterbauelement, bei dem – das zumindest eine Bauelement (15, 19) auf einer Trägeranordnung (10) angeordnet ist, und – ein Schichtverbund (30) vorgesehen ist, der mehrere Schichten (31, .., 39) aus einem isolierenden Material umfasst, wobei – der Schichtverbund (30) mit der Trägeranordnung (10) verbunden ist, so dass das zumindest eine Bauelement (15, 19) zwischen dem Schichtverbund (30) und der Trägeranordnung (10) eingeschlossen/eingekapselt ist, und – der Schichtverbund (30) eine Verbindungsstruktur (40, .., 56) zur elektrischen Kontaktierung des zumindest einen Bauelements (15, 19) mit einem anderen elektrischen Funktionselement der Trägeranordnung (10) oder auf der Trägeranordnung (10) oder außerhalb des Schichtverbunds (30) umfasst.Electronic component with at least one component ( 15 . 19 ), in particular a semiconductor component, in which - the at least one component ( 15 . 19 ) on a carrier assembly ( 10 ), and - a layer composite ( 30 ), which has several layers ( 31 , .., 39 ) of an insulating material, wherein - the layer composite ( 30 ) with the carrier arrangement ( 10 ), so that the at least one component ( 15 . 19 ) between the layer composite ( 30 ) and the carrier assembly ( 10 ) is enclosed / encapsulated, and - the layer composite ( 30 ) a connection structure ( 40 , .., 56 ) for electrically contacting the at least one component ( 15 . 19 ) with another electrical functional element of the carrier arrangement ( 10 ) or on the carrier assembly ( 10 ) or outside the stratigraphy ( 30 ). Baustein nach Anspruch 1, bei dem die Trägeranordnung (10) ein anorganisches Material, insbesondere eine Keramik, umfasst.Building block according to Claim 1, in which the support arrangement ( 10 ) comprises an inorganic material, in particular a ceramic. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schichten (31, .., 39) des Schichtverbunds (30) aus einem anorganischen Material, insbesondere einer Keramik, gebildet sind.Component according to Claim 1 or 2, in which the layers ( 31 , .., 39 ) of the layer composite ( 30 ) are formed from an inorganic material, in particular a ceramic. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Verbindungsstruktur (40, .., 56) in dem Schichtverbund (30) aktive und/oder passive Bauelemente umfasst, die an Leiterzugstrukturen (40, 41, 42) und/oder Durchkontaktierungen (44, 50) der Verbindungsstruktur (40, .., 56) elektrisch angeschlossen sind.Building block according to one of the preceding claims, in which the connection structure ( 40 , .., 56 ) in the layer composite ( 30 ) comprises active and / or passive components which are connected to conductor tract structures ( 40 . 41 . 42 ) and / or vias ( 44 . 50 ) of the connection structure ( 40 , .., 56 ) are electrically connected. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem an zumindest einer Seitenkante und/oder einer von der Trägeran ordnung abgewandten Hauptseite des Schichtverbunds (30) ein Anschlusskontakt (48, 49; 51, .., 55) der Verbindungsstruktur (40, .., 56) vorgesehen ist.Block according to one of the preceding claims, in which on at least one side edge and / or a side facing away from the Trägeran main side of the layer composite ( 30 ) a connection contact ( 48 . 49 ; 51 , .., 55 ) of the connection structure ( 40 , .., 56 ) is provided. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das zumindest eine Bauelement (15, 19) in einer Aussparung (58, 59) oder Vertiefung des Schichtverbunds (30) angeordnet ist.Component according to one of the preceding claims, in which the at least one component ( 15 . 19 ) in a recess ( 58 . 59 ) or deepening of the layer composite ( 30 ) is arranged. Baustein nach Anspruch 6, bei dem am Boden der Aussparung (58, 59) oder der Vertiefung zumindest eine Anschlusskontaktfläche (54, 55) zur elektrischen Kontaktierung einer jeweiligen Bauelementkontaktfläche (17, 18; 21) vorgesehen ist.Building block according to Claim 6, in which at the bottom of the recess ( 58 . 59 ) or the recess at least one terminal contact surface ( 54 . 55 ) for electrically contacting a respective device contact surface ( 17 . 18 ; 21 ) is provided. Baustein nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die elektrische Verbindung zwischen einer jeweiligen Bauelementkontaktfläche (17, 18; 21) und einer Anschlusskontaktfläche (54, 55) durch ein erstes Kontaktmittel aus anorganischem Material, insbesondere einem Lot, gebildet ist.Component according to Claim 6 or 7, in which the electrical connection between a respective component contact surface ( 17 . 18 ; 21 ) and a terminal contact surface ( 54 . 55 ) is formed by a first contact means of inorganic material, in particular a solder. Baustein nach Anspruch 8, bei dem das Bauelement (15, 19) über ein zweites Kontaktmittel auf eine Kontaktfläche (12, 13) kontaktiert ist, wobei das erste Kontaktmittel eine andere Schmelztemperatur als das zweite Kontaktmittel aufweist.Component according to Claim 8, in which the component ( 15 . 19 ) via a second contact means on a contact surface ( 12 . 13 ), wherein the first contact means has a different melting temperature than the second contact means. Baustein nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem in der Aussparung (58, 59) oder der Vertiefung ein Füllmittel vorgesehen ist, das einen zwischen dem Halbleiterbauelement und der Aussparung gebildeten Freiraum ausfüllt.Building block according to one of claims 6 to 9, in which in the recess ( 58 . 59 ) or the recess, a filler is provided, the one between the semiconductor device and the Ausspa fills the free space created. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Schichtverbund (30) in zumindest einer der Schichten zumindest abschnittsweise wärmeleitfähiges Material aufweist zur Abfuhr oder Speicherung von Wärme.Building block according to one of the preceding claims, in which the layer composite ( 30 ) has in at least one of the layers at least partially thermally conductive material for dissipating or storing heat. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Schichtverbund (30) in zumindest einer der Schichten zumindest abschnittweise eine Metallisierung als elektromagnetische Schirmung aufweist.Building block according to one of the preceding claims, in which the layer composite ( 30 ) has in at least one of the layers at least in sections a metallization as electromagnetic shielding. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Trägeranordnung (10) ein DCB-Substrat ist, das einen Träger (11) umfasst, auf dessen beiden gegenüberliegenden Hauptseiten je zumindest eine Kontaktfläche (12, 13, 14) aufgebracht ist.Building block according to one of the preceding claims, in which the support arrangement ( 10 ) is a DCB substrate comprising a support ( 11 ), on whose two opposite main sides at least one contact surface ( 12 . 13 . 14 ) is applied. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Schichtverbund (30) als LTCC-Keramik oder als Dickschichtkeramik ausgebildet ist.Building block according to one of the preceding claims, in which the layer composite ( 30 ) is designed as LTCC ceramic or thick-film ceramic. Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Halbleiterbauelement (15, 19) ein Leistungshalbleiterbauelement zur Leistungssteuerung hoher Ströme darstellt.Component according to one of the preceding claims, in which the semiconductor component ( 15 . 19 ) represents a power semiconductor device for power control of high currents. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bausteins mit zumindest einem Bauelement (15, 19), insbesondere einem Halbleiterbauelement, nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Schritten: – Bereitstellen einer Trägeranordnung (10); – Bereitstellen eines Schichtverbunds (30), der mehrere Schichten (31, .., 39) aus einem isolierenden Material und eine darin ausgebildete Verbindungsstruktur (40, .., 56) umfasst; – Anordnen des zumindest einen Bauelements (15, 19) auf der Trägeranordnung (10) oder der Verbindungsstruktur (30) und Herstellen einer mechanischen, und optional elektrischen, Verbindung zu der Trägeranordnung (10) oder der Verbindungsstruktur (30); – flächiges Verbinden des Schichtverbunds (30) mit der Trägeranordnung (10), wobei – das zumindest eine Bauelement (15, 19) zwischen dem Schichtverbund (30) und der Trägeranordnung (10) eingeschlossen/eingekapselt wird, und – eine elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen Bauelement (15, 19) und der Verbindungsstruktur (40, ..., 56) des Schichtverbunds (30) oder zwischen dem Bauelement (15, 19) und der Trägeranordnung (10) hergestellt wird.Method for producing an electronic component with at least one component ( 15 . 19 ), in particular a semiconductor component according to one of the preceding claims, with the steps: - providing a carrier arrangement ( 10 ); - providing a layer composite ( 30 ), which has several layers ( 31 , .., 39 ) of an insulating material and a connecting structure formed therein ( 40 , .., 56 ); Arranging the at least one component ( 15 . 19 ) on the carrier assembly ( 10 ) or the connection structure ( 30 ) and establishing a mechanical, and optionally electrical, connection to the carrier arrangement ( 10 ) or the connection structure ( 30 ); - surface bonding of the layer composite ( 30 ) with the carrier arrangement ( 10 ), wherein - the at least one component ( 15 . 19 ) between the layer composite ( 30 ) and the carrier assembly ( 10 ) is enclosed / encapsulated, and - an electrical connection between the at least one component ( 15 . 19 ) and the connection structure ( 40 , ..., 56 ) of the layer composite ( 30 ) or between the component ( 15 . 19 ) and the carrier assembly ( 10 ) will be produced. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Herstellung der Verbindung zwischen dem Bauelement (15, 19) und der Trägeranordnung (10) durch ein erstes Lot mit einer ersten Schmelztemperatur sowie zwischen dem Bauelement (15, 19) und dem Schichtverbund (30) durch ein zweites Lot mit einer zweiten, niedrigeren Schmelztemperatur erfolgt, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement (15, 19) und der Trägeranordnung (10) vor der Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Schichtverbund (30) erfolgt.Method according to Claim 16, in which the production of the connection between the component ( 15 . 19 ) and the carrier assembly ( 10 ) by a first solder having a first melting temperature and between the component ( 15 . 19 ) and the layer composite ( 30 ) is effected by a second solder having a second, lower melting temperature, when the production of the connection between the semiconductor component ( 15 . 19 ) and the carrier assembly ( 10 ) before the connection between the semiconductor component and the layer composite ( 30 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement (15, 19) und der Trägeranordnung (10) durch ein erstes Lot mit einer ersten Schmelztemperatur sowie zwischen dem Halbleiterbauelement (15, 19) und dem Schichtverbund (30) durch ein zweites Lot mit einer zweiten, höheren Schmelztemperatur erfolgt, wenn die Herstellung der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement (15, 19) und dem Schichtverbund (30) vor der Verbindung zwischen dem Halbleiterbauelement und der Trägeranordnung (10) erfolgt.Method according to Claim 16, in which the production of the connection between the semiconductor component ( 15 . 19 ) and the carrier assembly ( 10 ) by a first solder having a first melting temperature and between the semiconductor component ( 15 . 19 ) and the layer composite ( 30 ) is performed by a second solder having a second, higher melting temperature, when the production of the connection between the semiconductor component ( 15 . 19 ) and the layer composite ( 30 ) before the connection between the semiconductor device and the carrier arrangement ( 10 ) he follows.
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