DE102011007537A1 - In a plastic body embedded functional element and method for electrically contacting a embedded in a plastic body functional element - Google Patents
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05644—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/05599—Material
- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05655—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
- H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
- H01L2224/11332—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form using a powder
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
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- H01L2224/1163—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material using a laser or a focused ion beam [FIB]
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/12105—Bump connectors formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bumps on chip-scale packages
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/20—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
- H01L2224/21—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms of an individual HDI interconnect
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- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/20—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
- H01L2224/21—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms of an individual HDI interconnect
- H01L2224/214—Connecting portions
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- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/20—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
- H01L2224/21—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms of an individual HDI interconnect
- H01L2224/215—Material
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- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/20—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms
- H01L2224/22—Structure, shape, material or disposition of high density interconnect preforms of a plurality of HDI interconnects
- H01L2224/221—Disposition
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- H01L2224/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
- H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
- H01L2224/241—Disposition
- H01L2224/24135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/24137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73267—Layer and HDI connectors
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/82—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
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- H01L2224/82101—Forming a build-up interconnect by additive methods, e.g. direct writing
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- H01L2224/82—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
- H01L2224/821—Forming a build-up interconnect
- H01L2224/82101—Forming a build-up interconnect by additive methods, e.g. direct writing
- H01L2224/82103—Forming a build-up interconnect by additive methods, e.g. direct writing using laser direct writing
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- H01L2224/82—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
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- H01L2224/82909—Post-treatment of the connector or the bonding area
- H01L2224/8293—Reshaping
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Abstract
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein Funktionselement wird zunächst ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselements bereitgestellt, wobei das Funktionselement zumindest eine Kontaktfläche aufweist, und wobei in dem Material des Kunststoffkörpers zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers bis zu der zumindest einen Kontaktfläche erstreckt, ferner eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist. Ferner wird zumindest ein Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch freigelegt, wobei dieser optionale Schritt entfällt, wenn die Kontaktfläche bereits von der Oberfläche aus zugänglich ist. Ferner wird eine Leiterbahnstruktur erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements zu einem zugeordneten Kontaktbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers erstreckt, indem die Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur lokal bestrahlt wird.In the method for producing an electrical contact for a functional element, a functional element is provided at least partially embedded in a plastic body, wherein the functional element has at least one contact surface, and wherein in the material of the plastic body at least in an edge region extending from the surface of the plastic body extends to the at least one contact surface, furthermore a material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation is present. Furthermore, at least a portion of the at least one contact surface is exposed through the material of the plastic body, wherein this optional step is omitted if the contact surface is already accessible from the surface. Furthermore, a conductor track structure is produced, which extends from the at least one contact surface of the functional element to an associated contact region on the surface of the plastic body by locally irradiating the surface of the plastic body provided with the material component in the region of the conductor track structure to be produced.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit einer externen Kontaktierung und auf ein entsprechendes Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorgehensweise zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements, das z. B. als eine Schaltungsanordnung mit aktiven oder passiven, elektrischen oder elektronischen Bauelementen, als eine Halbeiterschaltungsanordnung (ein Halbleiterchip) mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen oder als andere mikrotechnologisch hergestellte integrierte elektrische oder elektronische Bauelemente oder Baugruppen ausgebildet ist, im Zusammenhang mit dem Verkapseln des Funktionselements z. B. mit weiteren elektronischen Komponenten zum Schutz vor einer Beschädigung durch äußere Einflüsse und zur Handhabung mit Produktionsmaschinen. Im Folgenden wird hierfür im allgemeinen der Begriff „Packaging” verwendet. Das erfindungsgemäße Konzept ist dabei beispielsweise auf den Bereich der Integration von Systemen bzw. Systemkomponenten mit einem geringen Leistungsumsatz, aber auch bei Leistungsmodulen, bzw. Baugruppen mit hohen Leistungsanforderungen, einsetzbar.The present invention relates to a functional element at least partially embedded in a plastic body with an external contacting and to a corresponding method for electrical contacting of a functional element at least partially embedded in a plastic body. In particular, the present invention relates to a procedure for electrically contacting a functional element, the z. B. as a circuit arrangement with active or passive, electrical or electronic components, as a semiconductor circuit arrangement (a semiconductor chip) with one or more semiconductor devices or other microtechnologically produced integrated electrical or electronic components or assemblies is formed, in connection with the encapsulation of the functional element z , B. with other electronic components to protect against damage from external influences and handling with production machines. In the following, the term "packaging" is generally used for this purpose. The inventive concept is, for example, in the field of integration of systems or system components with a low power consumption, but also in power modules, or modules with high power requirements, can be used.
Trotz zahlreicher unterschiedlicher Lösungsansätze bleibt der Innovationsdruck auf dem Gebiet des Packaging weiterhin hoch, um den nachhaltigen Trend zu immer kleiner werdenden Gehäuseformen bzw. Modulen und gleichzeitig immer niedrigeren, geforderten Herstellungskosten weiterführen zu können. Beispielhaft können Komponenten für Mobiltelefone bzw. Smartphones genannt werden, bei denen immer mehr auch sensorische Funktionalität(en) bei gleich bleibenden Produktgrößen implementiert werden sollen.Despite numerous different approaches, the innovation pressure in the field of packaging remains high in order to be able to continue the sustainable trend towards ever smaller housing shapes or modules and at the same time lower, demanded production costs. By way of example, components for mobile phones or smartphones may be mentioned, in which more and more sensory functionality (s) are to be implemented while the product sizes remain the same.
Traditionell agieren Dienstleister aus den Bereichen der Waferherstellung, der Packaging-Technologien und der Baugruppenfertigung unabhängig voneinander, wobei aber etwaige, noch bestehende Potenziale zur Kosten- und Volumenreduzierung bei Fertigungsprozessen nur nutzbar sind, wenn übergreifende Ansätze bezüglich dieser Bereiche in Betracht gezogen werden. Hinsichtlich des größten zu realisierenden Erfolgs erscheint die Vorgehensweise am aussichtsreichsten, wenn eine weitreichende Integration aller der Waferproduktion bislang nachgelagerten Fertigungsschritte möglichst schon auf der Waferebene realisiert werden könnte, so dass das einzelne finale Bauteil erst beim Sägen des Wafer-basierten Nutzens entsteht. Auch Ansätze der dichten Integration rein passiver Bauelemente, wie zum Beispiel Spulen, Kondensatoren, Widerstände oder einer Verdrahtung auf Silizium- oder Glas-Wafern als sog. „Interposer”, werden aktiv verfolgt und erfordern häufig das hochgenaue Platzieren von Halbleiterchips auf Wafern. So entstehen Waferlevel-Module, die durch Packaging für die Weiterverarbeitung zu konditionieren sind. Diesbezüglich wird ferner beispielsweise auf die unter Fachleuten gebräuchlichen Begriffe ”System-in-Package” (SiP), ”Chip-Size-Package” (CSP), ”3D-Integration” oder auch auf das Stapeln von Bauelementen (”Chip Stacking” oder PoP = „Package-on-Package”), Wafern (”Wafer Stacking”) oder auch Mischformen dieser Methoden (C2W = ”Chip-to-Wafer” bzw. CoW = Chip-on-Wafer) hingewiesen.Traditionally, wafer manufacturing, packaging technology, and assembly manufacturing services operate independently of each other, but any remaining cost and volume reduction potential in manufacturing processes can only be exploited if overarching approaches to these areas are considered. With regard to the greatest success to be achieved, the approach seems most promising if a far-reaching integration of all wafer production so far downstream production steps could be realized as possible on the wafer level, so that the single final component only arises when sawing the wafer-based benefits. Also approaches of tight integration of purely passive devices, such as coils, capacitors, resistors or wiring on silicon or glass wafers as so-called. "Interposer" are actively pursued and often require the high-precision placement of semiconductor chips on wafers. This results in wafer level modules that have to be conditioned by packaging for further processing. In this regard, further reference is made, for example, to the terms "system-in-package" (SiP), "chip-size package" (CSP), "3D integration" or else to the stacking of components ("chip stacking" or "standard") used by experts PoP = "package-on-package"), wafers ("wafer stacking") or mixed forms of these methods (C2W = "chip-to-wafer" or CoW = chip-on-wafer).
Als bekannte Vorgehensweise zur Verbindung von Halbleiterchips mit einer Baugruppe soll hier lediglich beispielhaft das Drahtbonden sowie unterschiedliche Verfahren im Bereich der Flip-Chip-Technologien genannt werden.As a known procedure for connecting semiconductor chips to an assembly, wire bonding as well as different methods in the area of flip-chip technologies will be mentioned here by way of example only.
Derzeit werden verkapselte Bauelemente hergestellt, indem der Halbleiterchip auf einen strukturierten Träger gesetzt wird, der die Kontaktmatrix zur Außenwelt definiert (Leadframe, Flex-Substrat, Interposer). Nach dem elektrischen Verbinden des Chips mit dem strukturierten Träger findet das Vergießen in einem gefüllten Epoxidmaterial statt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffiziente zwischen dem des Siliziummaterials (etwa 3 ppm/K) und dem Material typischer organischer Leiterplatten (etwa 20–30 ppm/K) liegt. Als ein weit verbreitetes Verfahren wird beispielsweise klassisch das sog. Abformen der einzelnen Bauelemente bei Freistellung der Kontaktbeine (engl. ”Leads”) verwendet. Aufgrund des englischen Begriffes ”Molding” für das Abformen hat sich auch im deutschen Sprachgebrauch der Begriff ”Mold Compound” als allgemeine Bezeichnung für die hierfür eingesetzten Vergussmaterialien etabliert. Für kleinere Bauelemente kann ferner häufig das Map-Molding bzw. Panel-Molding verwendet werden, bei dem mehrere Bauelemente mit unten liegenden Kontaktflächen in einer Form umschlossen und anschließend getrennt werden (z. B. QFN: ”Quad Flat No Lead Package”; LGA: ”Land Grid Array”). Dabei kann ein Transfer-Molding oder ein Kompression-Molding eingesetzt werden, wobei sich die Molding-Verfahren im Wesentlichen in der Art unterscheiden, wie die jeweilige Vergussmasse zugeführt wird. Darüber hinaus befinden sich Verfahren in der Entwicklung bzw. werden allmählich eingesetzt, bei denen Halbleiterchips in Leiterplatten eingebettet werden.At present, encapsulated components are produced by placing the semiconductor chip on a structured carrier that defines the contact matrix to the outside world (lead frame, flex substrate, interposer). After electrically connecting the chip to the patterned support, potting takes place in a filled epoxy material having a thermal expansion coefficient between that of the silicon material (about 3 ppm / K) and the typical organic circuit board material (about 20-30 ppm / K). As a widely used method, for example, the classic so-called "molding" of the individual components with the release of the contact legs ("leads") is used. Due to the English term "Molding" for molding, the term "Mold Compound" has also become established in German usage as a general term for the potting materials used for this purpose. Furthermore, for smaller components, it is often possible to use map-molding or panel-molding, in which a plurality of components with bottom contact surfaces are enclosed in a mold and then separated (eg QFN: "Quad Flat No Lead Package"; : "Land Grid Array"). In this case, a transfer molding or a compression molding can be used, wherein the molding process differ substantially in the way in which the respective potting compound is supplied. In addition, there are processes in development or are being used gradually, in which semiconductor chips are embedded in printed circuit boards.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht somit die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Konzept zur elektrischen Kontaktierung eines zumindest teilweise gehäusten Funktionselements zu schaffen, bei dem die zumindest teilweise gehäusten Funktionselemente möglichst kosteneffizient mit einer Baugruppe oder einem Modul kontaktiert werden können, wobei das Kontaktierungskonzept möglichst auch auf nichtplanare Körperformen anwendbar sein soll.Based on this prior art, the object underlying the present invention is therefore to provide a concept for electrically contacting an at least partially encased functional element, in which the at least partially encased functional elements can be contacted as cost-effectively as possible with an assembly or a module, wherein the Kontaktierungskonzept should also be applicable to non-planar body shapes as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements gemäß Patentanspruch 1 oder 2, durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen Funktionselementen gemäß Anspruch 17, durch ein zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktionselement gemäß Patentanspruch 19, durch eine elektrische Baugruppe nach Anspruch 20 und durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 21 gelöst.This object is achieved by a method for electrically contacting a functional element according to
Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.Inventive developments are defined in the subclaims.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein gehäustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktionselement eine kosteneffizient herstellbare, elektrische Kontaktierung zu einer Baugruppe oder einem Modul aufweist bzw. bereits eine solche elektrische Kontaktierung mit weiteren Funktionselementen zur kosteneffizienten Herstellung einer elektrischen oder elektronischen Baugruppe bzw. einem Modul erhalten werden kann, indem nun das Material des Kunststoffkörpers, worin das Funktionselement zumindest teilweise eingebettet ist, zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers bis zu der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements erstreckt, eine metallorganische Materialkomponente aufweist, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt Erfindungsgemäß wird nun zumindest ein Teilbereich der Kontaktflächen) durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch freigelegt Dies kann beispielsweise mittels eines Laserablationsvorgangs, eines Schmelz- oder Verdampfungsvorgangs (Thermode), eines mechanischen Fräsvorgangs oder eines Ultraschallabtragungsvorgangs durchgeführt werden.The core idea of the present invention is that a functional element housed or at least partially embedded in a plastic body has a cost-effectively producible, electrical contacting to an assembly or a module or already such an electrical contact with other functional elements for cost-effective production of an electrical or electronic Assembly or a module can be obtained by now the material of the plastic body, wherein the functional element is at least partially embedded, at least in an edge region which extends from the surface of the plastic body to the at least one contact surface of the functional element, an organometallic material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation. According to the invention, at least a partial area of the contact surfaces is now protected by the material of the plastic body This can be done, for example, by means of a laser ablation process, a melting or evaporation process (thermode), a mechanical milling process, or an ultrasonic ablation process.
Anschließend wird erfindungsgemäß eine Leiterbahnstruktur erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements zu einem zugeordneten Kontaktbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers erstreckt, indem die Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur(en) lokal bestrahlt wird Falls erforderlich kann nun ferner eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche vorgenommen werden, um eine Metallisierung für die Leiterbahnstruktur zu erhalten, falls beispielsweise eine erhöhte Leitfähigkeit oder auch Lötfähigkeit der Leiterbahnstrukturen erhalten werden soll.Subsequently, according to the invention, a printed conductor structure is produced, which extends from the at least one contact surface of the functional element to an associated contact region on the surface of the plastic body by locally irradiating the surface of the plastic body provided with the material component in the region of the printed conductor structure (s) to be produced can now also be made a metallization of the provided with the exposed, having a metallic property material component areas to obtain a metallization for the wiring pattern, for example, if an increased conductivity or solderability of the wiring patterns is to be obtained.
Eine erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einem in einem Kunststoffkörpers zumindest teilweise eingebetteten bzw. vergossenen Funktionselement besteht nun beispielsweise darin, dass zunächst ein Funktionselement, d. h. beispielsweise ein Halbleiter-Chip oder eine andere Komponente, in die Polymermatrix des Kunststoffkörpers eingebettet wird. Das Einbetten kann beispielsweise durch Vergießen, Laminieren oder auf eine ganz unterschiedliche Weise durchgeführt werden. Das Material des Kunststoffkörpers, das beispielsweise metallorganisch durchsetzt ist, kann so beispielsweise in viskoser Form, als Granulat oder als Folien zugeführt werden. Ferner kann das Funktionselement bzw. ein Halbleiterbauelement (”Chip”, ”Die”) auf Waferebene mittels Transfer- oder Kompression-Molding eingebettet werden, oder als Einzelbauteil z. B. durch Kleben des Elements auf Folien oder anderen Flachsubstraten oder auch auf komplexeren Trägern, wie z. B. MID-Elementen (MID = ”Molded Interconnect Device”), eingebracht bzw. in den Kunststoffkörper eingebettet werden. Auf gleiche Weise können auch mehrere Funktionselemente oder auch andere Elemente nebeneinander oder übereinander zu Baugruppen kombiniert werden.A procedure according to the invention for producing electrical contacts on a functional element which is at least partially embedded or molded in a plastic body consists, for example, in that first a functional element, i. H. For example, a semiconductor chip or other component is embedded in the polymer matrix of the plastic body. The embedding can be carried out, for example, by casting, laminating or in a very different manner. The material of the plastic body, which is interspersed, for example organometallic, can be supplied for example in viscous form, as granules or as films. Furthermore, the functional element or a semiconductor component ("chip", "die") can be embedded at the wafer level by means of transfer or compression molding, or as a single component z. B. by gluing the element on films or other flat substrates or on more complex carriers, such. B. MID elements (MID = "Molded Interconnect Device"), introduced or embedded in the plastic body. In the same way, several functional elements or other elements can be combined side by side or one above the other to form assemblies.
Anschließend werden die Kontaktflächen des eingebetteten Funktionselements zumindest bereichsweise mit einem ausreichend hochenergetischen Laser durch Materialabtragung freigelegt, woraufhin ggf. ein zusätzlicher Reinigungsschritt zur Säuberung der bearbeiteten Materialbereiche durchgeführt werden kann. Daraufhin können Leiterbahnstrukturen (in Form von Leiterbahnen bzw. Umverdrahtungen und Kontaktflächen) mittels einer sog. Laser-Direktstrukturierung (LDS) definiert werden. Optional kann das Erzeugen der Leiterbahnstruktur(en) auch vor dem Freilegen der Kontaktbereiche bzw. wechselweise mit Freilegen der Kontaktbereiche erfolgen.Subsequently, the contact surfaces of the embedded functional element are at least partially exposed by material removal with a sufficiently high-energy laser, whereupon optionally an additional cleaning step for cleaning the processed material areas can be performed. Subsequently, conductor track structures (in the form of printed conductors or rewiring and contact surfaces) can be defined by means of a so-called laser direct structuring (LDS). Optionally, the production of the conductor track structure (s) can also take place before the exposure of the contact areas or alternately with exposure of the contact areas.
Falls erforderlich kann abschließend eine lokale Metallisierung zur Verstärkung der Laserdefinierten Leiterbahnen und der Kontaktöffnungen zu dem in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselement chemisch (d. h. stromlos und ohne Maske) abgeschieden werden. Dabei können beispielsweise lötfähige Metallisierungen (z. B. Kupfer oder auch ein Materialsystem wie Nickel/Gold, d. h. Nickel mit ca. 1–5 μm Dicke und einer ca. 100 nm dünnen Gold-Deckschicht) verwendet werden, die zusätzlich eine Diffusionsbarriere zum Schutz der Kontaktflächen des Funktionselements bilden können.If necessary, finally, a local metallization for reinforcing the laser-defined conductor tracks and the contact openings to the functional element at least partially embedded in the plastic body can be deposited chemically (that is to say without current and without a mask). In this case, for example, solderable metallizations (eg copper or a material system such as nickel / gold, ie nickel with about 1-5 microns thickness and a about 100 nm thin gold capping layer) can be used, which additionally has a diffusion barrier for protection can form the contact surfaces of the functional element.
Erfindungsgemäß wird somit eine kosteneffiziente Kontaktierung von einem in einem Kunststoffkörper gehäusten Funktionselement bzw. Halbleiterbauelement durch den kombinierten Einsatz von Lasertechnologie und elektrochemischer Abscheidung erreicht. Erfindungsgemäß können somit gut beherrschbare Verfahren zur Herstellung einzelner Chip-Size Packages, zur Einbettung von Chips in Baugruppen oder auch zur Fertigung sog. MID-Elemente eingesetzt werden, wobei (im Wesentlichen beliebig) komplexe, dreidimensionale Trägerstrukturen aus einem Kunststoffmaterial bzw. Kunststoffkörpersals Substrat oder Träger für elektronische Schaltungen eingesetzt werden können Die resultierenden Baugruppen können beispielsweise mit SMD-Bauteilen (SMD = Surface Mount Device, oberflächenmontierbare Bauteile) bestückt werden, indem für den Kunststoffkörper ein den thermischen Belastungen des Lötprozesses widerstehendes Kunststoffmaterial eingesetzt wird.According to the invention, therefore, a cost-effective contacting of a functional element or semiconductor component housed in a plastic body by the combined use of Laser technology and electrochemical deposition achieved. Thus, according to the invention, well-controllable processes for producing individual chip-size packages, for embedding chips in assemblies or for manufacturing so-called MID elements can be used, wherein (essentially arbitrary) complex, three-dimensional support structures made of a plastic material or plastic body as substrate or Carrier for electronic circuits can be used The resulting modules can be equipped, for example, with SMD components (SMD = surface mount device, surface-mountable components) by using a plastic material that withstands the thermal stresses of the soldering process.
Das Erzeugen der Leiterbabnstruktur(en) kann nun beispielsweise auf dem Zusatz einer metallorganischen Komponente in dem Basismaterial des Kunststoffkörpers basieren, wobei sich die Materialkomponente bei Einwirkung einer lokalen elektromagnetischen Bestrahlung der Substratoberfläche, z. B. mittels Laserstrahlung, zersetzt, so dass metallische Keime an der Oberfläche des Kunststoffkörpers entstehen. Die Volumeneigenschaften des Kunststoffkörpers dagegen bleiben nicht-metallisch, so dass der Kunststoffkörper bzw. das Trägermaterial desselben sich ansonsten wie ein gewöhnliches Kunststoffmaterial verhält. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Patentschrift
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktionselement kann nun beispielsweise zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Komponenten, Modulen oder Baugruppen verwendet werden. Die Herstellungskosten entsprechend ausgebildeter, elektrischer oder elektronischer Baugruppen können unter Erzielung äußerst geringer Abmessungen der resultierenden Baugruppe sehr gering gehalten werden. Darüber hinaus können auch großformatige Objekte, wie etwa Armaturenbretter im Automobil, auf diese Weise weiter funktionalisiert werden, z. B. durch Einbetten von Bedienelementen, Lichtquellen oder Kommunikationsmodulen.The inventive method for producing an electrical contact for a housed or at least partially embedded in a plastic body functional element can now be used for example for the production of electrical or electronic components, modules or assemblies. The production costs corresponding to trained, electrical or electronic assemblies can be kept very low while achieving extremely small dimensions of the resulting assembly. In addition, even large-scale objects, such as dashboards in the car, can be further functionalized in this way, for. B. by embedding controls, light sources or communication modules.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Bevor nachfolgend die vorliegende Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente oder Strukturen in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente oder Strukturen untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before the present invention is explained in more detail in detail with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or equivalent elements or structures in the figures are provided with the same reference numerals, so that the description of these elements or structures shown in different embodiments with each other is interchangeable or can be applied to each other.
Im Folgenden wird nun anhand von
Wie nun in
Ferner ist in
Wie nun in
Bezüglich der vorliegenden Erfindung wird ferner darauf hingewiesen, dass die in
Das Material des Kunststoffkörpers
Wie nachfolgend noch detailliert anhand weiterer möglicher Ausführungsbeispiele beschrieben wird, kann beispielsweise der Kunststoffkörper
Wie nun in
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in
Wie Bezug nehmend auf
Durch das in
Wie nun in
Wie in
Das mit einer elektrischen Kontaktierung versehene und gehäuste Schaltungselement oder Funktionselement
Im Folgenden wird nun anhand der
Wie nun in
Wie nun in
Wie nun in
Wie nun in
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in
Wie Bezug nehmend auf
Durch das in
Wie nun in
Das mit einer elektrischen Kontaktierung versehene und gehäuste Schaltungselement
Wie nun anhand von
Wie nun in
Wie nun ferner in
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der
Im Folgenden wird nun anhand der
Wie nun beispielsweise in
Nach dem in
Das resultierende in dem Kunststoffkörper
Wie nun in
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in
Wie Bezug nehmend auf
Durch das in
Wie nun in
Das mit einer elektrischen Kontaktierung versehene und gehäuste Schaltungselement
Wie nun anhand von
Dazu wird beispielsweise eine Lötstoppschicht
Wie nun ferner in
Wie in
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der
Im Folgenden wird nun anhand der
Wie in
Bei den nachfolgenden Ausführungen wird allgemein auf die Verwendung eines Wafers
Der in
Wie in
Nachfolgend wird nun jeweils zumindest eine Kontaktfläche
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in
Nachfolgend werden nun eine Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen
Wie nun in
Nach der Erzeugung der Leiterbahnstrukturen bzw. der metallisierten Leiterbahnstrukturen sind die zumindest teilweise eingebetteten Funktionselemente
Im Folgenden werden nun weitere mögliche Verarbeitungsschritte dargestellt, durch die die einzelnen gehäusten Funktionselemente
Nachfolgend kann der Waferverbund
Wie nun in
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der
Im Nachfolgenden wird nun anhand der
Wie mm in
Das in der Ausnehmung
Wie in
Anschließend kann nun die zusätzliche Materialkomponente in dem Kunststoffkörper
Anschließend kann beispielsweise (falls erforderlich) eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehene Bereiche vorgenommen werden, um eine Metallisierung
Über die erzeugten Leiterbahnstrukturen bzw. metallisierten Leiterbahnstrukturen sind die zumindest teilweise eingebetteten Funktionselemente
Optional können weitere Verarbeitungsschritte folgen, um weitere Bauelemente, etwa mittels eines Lötvorgangs oder eines Drahtbondvorgangs, zu der Baugruppe
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der
Im Folgenden wird nun anhand von
Das Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung bzw. elektrischen Verbindung zwischen einer Mehrzahl von gehäusten bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper
Ferner ist es möglich, ein weiteres Funktionselement oder eine weitere elektrische oder elektronische Komponente an einem der Kontaktbereiche an der Oberfläche des Kunststoffkörpers
Auf das anhand von
Im Folgenden werden nun anhand der
Wie nun in
Wie nun in
Wie in
Wie nun in
Wird das in
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass eine entsprechende Abwandlung bzw. Anpassung der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens durch Weglassen des Freilegungsschrittes auf alle beschriebenen Ausführungsbeispiele anwendbar ist, sofern die zumindest eine Kontaktstruktur
Gemäß der in
Wie in
Bei den anhand der
Im Folgenden werden nun beispielhaft anhand der
Die in
So zeigt
Dadurch kann beispielsweise auf der Oberfläche
Bei der in
Wie in
Im Folgenden wird nun anhand von
Das Verfahren
Optional kann eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche und/oder auch der freiliegenden Abschnitte der zumindest einen Kontaktstruktur
Ferner ist es möglich, ein weiteres Funktionselement oder eine weitere elektrische oder elektronische Komponente an einem der Kontaktbereiche an der Oberfläche des Kunststoffkörpers
Auf die anhand von
Durch die Positioniereinrichtung(en)
Abhängig vom jeweiligen Bearbeitungsschritt, etwa dem optionalen Freilegen der Kontaktflächen oder der Strukturierung der Leiterbahnen, wird die Intensität I1 bzw. I2 der elektromagnetischen Strahlungsquelle(n)
Es folgen hier nun noch zwei Ausführungsbeispiele, bei denen das in
Im Folgenden wird nun das erfindungsgemäße Konzept zur Herstellung eines in einem Kunststoffkörper
So weist eine Anordnung zur Kontaktierung eines Funktionselements bzw. Halbleiterbauelements einen elektrisch isolierenden Kunststoffkörper mit mindestens einem eingebetteten Funktionselement, eine Vertiefung in dem Kunststoffkörper oberhalb der elektrischen Kontaktfläche des Halbleiterbauelements, so dass die Metallisierungsebene des Funktionselements im Bereich der Kontaktflächen zumindest teilweise von Kunststoff freigestellt ist und mindestens eine elektrische Leiterbahn auf, welche die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements an die Oberfläche des Kunststoffkörpers führt. Dabei weist der Kunststoffkörper Zusatzstoffe auf, die durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche als metallische Keime zutage treten bzw. Flächen mit einer metallischen Eigenschaft formen, indem der umgebende Kunststoff entfernt wird und/oder eine chemische Reaktion erfolgt. Der Kunststoffkörper kann dabei auf Basis von Thermoplast-, Duroplast- oder Elastomer-Material bereitgestellt werden. Die erzeugte Leiterbahn weist beispielsweise ein Metall oder ein Metallschichtsystem auf. Die in dem Kunststoffkörper vorgenommene Vertiefung kann beispielsweise vollständig oder teilweise metallisiert sein, wobei diese Vertiefung aber auch mit einem leitenden oder nicht-leitenden Material, z. B. Kunststoff, Klebstoff, Lot etc., aufgefüllt sein kann.Thus, an arrangement for contacting a functional element or semiconductor component has an electrically insulating plastic body with at least one embedded functional element, a recess in the plastic body above the electrical contact surface of the semiconductor device, so that the metallization of the functional element in the contact surfaces is at least partially exempted from plastic and at least one electrical conductor track, which leads the contact surface of the semiconductor component to the surface of the plastic body. In this case, the plastic body on additives that come through local electromagnetic irradiation of the surface as metallic nuclei come to light or form surfaces with a metallic property by the surrounding plastic is removed and / or a chemical reaction takes place. The plastic body can be provided based on thermoplastic, thermosetting or elastomeric material. The produced conductor track has, for example, a metal or a metal layer system. The depression made in the plastic body may, for example, be completely or partially metallised, but this depression may also be metallized with a conductive or non-conductive material, e.g. As plastic, adhesive, solder, etc., can be filled.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements bzw. Halbleiterbauelements weist beispielsweise folgende Schritte auf: Zunächst wird ein Kunststoffkörper mit einem eingebetteten Funktionselement hergestellt bzw. bereitgestellt. Daraufhin wird der Kunststoffkörper oberhalb der elektrischen Kontaktflächen des Funktionselements geöffnet, so dass die Metallisierungsebene des Funktionselements im Bereich der Kontaktflächen zumindest teilweise exponiert ist. Ferner werden Leiterbahnen auf den isolierenden Kunststoffkörper aufgebracht, so dass die Kontaktflächen des Funktionselements an die Oberseite des Kunststoffkörpers geführt werden. Der Kunststoffkörper weist dabei Zusatzstoffe auf, die durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche als metallische Keime zutage treten, indem der umgebende Kunststoff entfernt wird oder eine chemische Reaktion erfolgt. Der Kunststoffkörper kann beispielsweise durch Spritzgießen, Spritzpressen, Kompressionspressen oder Laminieren hergestellt werden. Das Funktionselement kann beispielsweise im Waferverbund oder als einzelner Chip eingebettet werden. Die Vertiefung kann beispielsweise durch Laserablation oder Thermode, mechanisches Fräsen oder eine Ultraschallmaterialentfernung erzeugt werden. Fernen kann (falls erforderlich) optional eine Metallisierung der Vertiefung und/oder der Leiterbahnen durch chemisches Abscheiden auf der Bekeimungsschicht durchgeführt werden. Alternativ kann zur Metallisierung der Vertiefung diese mit einem leitenden Kunststoff, Klebstoff oder Lot gefallt werden.The method according to the invention for electrically contacting a functional element or semiconductor component has, for example, the following steps: First, a plastic body having an embedded functional element is manufactured or provided. Subsequently, the plastic body is opened above the electrical contact surfaces of the functional element, so that the metallization plane of the functional element is at least partially exposed in the region of the contact surfaces. Furthermore, conductor tracks are applied to the insulating plastic body, so that the contact surfaces of the functional element are guided to the upper side of the plastic body. The plastic body in this case has additives that come to light by local electromagnetic irradiation of the surface as metallic nuclei by the surrounding plastic is removed or a chemical reaction takes place. The plastic body can For example, be produced by injection molding, transfer molding, compression molding or lamination. The functional element can, for example, be embedded in the wafer composite or as a single chip. The recess can be created, for example, by laser ablation or thermode, mechanical milling or ultrasonic material removal. Optionally, metal plating of the recess and / or the conductive tracks can optionally be performed by chemical deposition on the seed layer (if necessary). Alternatively, for the metallization of the recess, they are filled with a conductive plastic, adhesive or solder.
Die obigen Ausführungen zu den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen machen deutlich, dass das erfindungsgemäße Konzept als technisches Anwendungsgebiet im Wesentlichen alle Bereiche der industriellen Fertigung elektronischer Produkte umfasst. Dabei kann das erfindungsgemäße Konzept beispielsweise auf die Integration von Halbleiterchips in Baugruppen gerichtet werden. Es sind jedoch auch Anwendungen realisierbar, bei denen Schaltungssubstrate aus einem nicht-halbleitenden Material, z. B. Glas, verwendet werden. Im Folgenden wird nun auf einige mögliche Abwandlungen des erfindungsgemäßen Konzepts je nach etwaigem Einsatzzweck eingegangen.The above statements on the different exemplary embodiments make it clear that the inventive concept as a technical field of application comprises essentially all areas of industrial production of electronic products. In this case, the inventive concept can be directed, for example, to the integration of semiconductor chips in assemblies. However, there are also applications realized in which circuit substrates of a non-semiconductive material, eg. As glass, are used. In the following, some possible modifications of the inventive concept will be discussed, depending on the intended use.
So kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bei einem einfachen CMOS-Wafer mit konventionellen Aluminium-Kontaktflächen oder zusätzlich beschichteten Kontaktflächen eingesetzt werden, wobei ein Verguss, d. h. die Erzeugung des Kunststoffkörpers
Alternativ kann wiederum ein einfacher CMOS-Wafer (wie im Vorhergehenden) eingesetzt werden, wobei aber anstatt eines Verguss-Vorgangs zumindest einseitig eine Folie auf den Wafer laminiert wird, die die spezifische Materialkomponente aufweist. Dafür kommen vielerlei Grundmaterialien (je nach Anwendung) für die Folien in Frage. Produkte mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen können beispielsweise mit Epoxid-Folien laminiert werden. Niedrigpreisige RFID-Chips können beispielsweise in Thermoplast-Folien eingebettet werden, die sich auch in die Chipkartenfertigung integrieren lassen.Alternatively, in turn, a simple CMOS wafer (as above) may be used, but instead of a potting process, at least one side of a film is laminated to the wafer having the specific material component. There are many basic materials (depending on the application) for the slides in question. For example, products with high reliability requirements can be laminated with epoxy films. Low-priced RFID chips can for example be embedded in thermoplastic films which can also be integrated into the chip card production.
Das erfindungsgemäße Konzept ist ferner geeignet, um mehrere Funktionselemente bzw. Bauteile innerhalb des Kunststoffkörpers zu stapeln oder um mehrere gehäuste Funktionselemente aufeinanderzustapeln, d. h. um beispielsweise Speicherchips auf Mikroprozessoren zu platzieren. So kann beispielsweise schnell auf veränderte Marktbedingungen reagiert werden. Dies kann beispielsweise bei einem Wechsel des Bauteils (anderer Zulieferer oder höher integrierte Chiptechnologie, d. h. mit kleineren Abmessungen der Chips), erforderlich sein.The inventive concept is also suitable for stacking a plurality of functional elements or components within the plastic body or for stacking a plurality of packaged functional elements, d. H. for example, to place memory chips on microprocessors. For example, it can react quickly to changing market conditions. This may be necessary, for example, when changing the component (other suppliers or more integrated chip technology, that is, with smaller dimensions of the chips).
Weiterhin kann ein Funktionselement direkt bei der Herstellung eines MID-Trägerelements integriert werden, d. h. entweder als nackter Chip oder als vergossenes Element. In diesem Fall kann die elektrische Kontaktierung mit der Herstellung der Leiterbahnen zusammen erfolgen. Der Chip (das Funktionselement) ist in diesem Fall in dem Baugruppenträger eingebettet.Furthermore, a functional element can be integrated directly in the production of an MID carrier element, i. H. either as a bare chip or as a potted element. In this case, the electrical contacting with the production of the conductor tracks can take place together. The chip (the functional element) is embedded in the rack in this case.
Ferner ist es möglich, dass sich auf einem Substrat, wie z. B. einem CMOS-Wafer oder einem Halbleiter- oder Glas-Wafer allgemein passive oder aktive Funktionselemente befinden, wie etwa andere Funktionselemente in Form von mikroelektronischen Chips, elektronischen Bauteilen, Sensorkomponenten, optischen Elementen oder Schutzkappen. Das erfindungsgemäße Konzept kann dazu dienen, das Ensemble der Elemente zu einer Baugruppe zu verbinden oder auch lötbare Flächen ohne jegliche elektrische Funktionalität zu schaffen, mit denen beispielsweise eine Gehäuseintegration erfolgt, oder ein weiteres externes Funktionselement hinzuzufügen, wie etwa eine optische Linse, die mit dem ersten Funktionselement verbunden wird.Furthermore, it is possible that on a substrate such. As a CMOS wafer or a semiconductor or glass wafer are generally passive or active functional elements, such as other functional elements in the form of microelectronic chips, electronic components, sensor components, optical elements or protective caps. The inventive concept can serve to connect the ensemble of elements to an assembly or to provide solderable surfaces without any electrical functionality with which, for example, a housing integration takes place, or to add another external functional element, such as an optical lens, with the first functional element is connected.
Optional können auch vereinzelte Funktionselemente bzw. Chips verarbeitet werden, indem diese zunächst auf ein Foliensubstrat gebondet werden, um etwa nur eine Selektion als ”gut” geprüfter Bauelemente weiterzuverarbeiten. In ähnlicher Weise könnte auch eine verbesserte Fan-Out-Kontaktierung bzw. Kontaktmatrix (d. h. ein Aufweiten des Kontaktmaßes zwischen Chip und Außenwelt) oder auch eine Antennenstruktur, z. B. ein Dipol oder eine Spule für einen Transponder, aber auch kapazitive Koppelflächen, realisiert werden.Optionally, isolated functional elements or chips can also be processed by first bonding them to a film substrate in order to further process, for example, only one selection as "well" tested components. Similarly, an improved fan-out contact or contact matrix (i.e., a widening of the contact dimension between the chip and the outside world) or an antenna structure, e.g. As a dipole or a coil for a transponder, but also capacitive coupling surfaces can be realized.
Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und des dadurch erhaltenen in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements liefern eine Reihe von Vorteilen. Verglichen mit einem Gerätepark aus Lithographie, Galvanik-Anlagen, Drahtbondern und/oder Flip-Chip Bondern sind die Kosten für Anschaffung und Betrieb eines Lasersystems vergleichsweise gering und durch die effiziente Prozessierung bei geringem personellem Aufwand schnell amortisiert. So ist häufig bei Chip-Herstellernoder Baugruppen-Herstellern bereits eine Laseranordnung vorhanden, mit der visuell lesbare Informationen in Epoxid-Gehäuse eingraviert werden. Ferner kann eine Anlage zur stromlosen Abscheidung von z. B. Nickel/Gold oder Kupfer mit relativ geringem bis mittlerem Aufwand stabil betrieben werden. Somit kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren relativ kostengünstig eingeführt und betrieben werden.The different embodiments of the manufacturing method according to the invention and of the resulting functional element at least partially embedded in a plastic body provide a number of advantages. Compared with a device fleet of lithography, electroplating systems, wire-boring devices and / or flip-chip bonders, the costs for acquiring and operating a laser system are comparatively low and quickly amortized by the efficient processing with low personnel expenditure. This is often the case with chip Manufacturers or assembly manufacturers already have a laser assembly available, engraved with the visually readable information in epoxy housing. Furthermore, a plant for electroless deposition of z. As nickel / gold or copper with relatively little to medium effort stable. Thus, the manufacturing method according to the invention can be introduced and operated relatively inexpensively.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Konzept kann das jeweilige Layout zur Erzeugung der Leiterbahnstrukturen dank maskenloser Strukturierung sehr flexibel angepasst werden, wobei Änderungen des Layouts binnen weniger Minuten umgesetzt werden können.According to the concept according to the invention, the respective layout for generating the conductor track structures can be adapted very flexibly thanks to maskless structuring, wherein changes of the layout can be implemented within a few minutes.
Ferner kann ein CMOS-Wafer direkt ohne elektrochemische Prozessierung oder Drahtbonden verkapselt werden. Zusatzprozesse, die oft nicht bei den Chip-Herstellern verfügbar sind, z. B. aufgrund von Restriktionen im Frontend-Reinraum hinsichtlich Partikelgeneration und prozessschädlichen Materialien wie Gold und Kupferkönnen entfallen und begünstigen somit weiter die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Furthermore, a CMOS wafer can be encapsulated directly without electrochemical processing or wire bonding. Additional processes that are often not available at the chip manufacturers, eg. B. due to restrictions in the front-end clean room with regard to particle generation and process-damaging materials such as gold and Kupferkönnen omitted and thus further favor the application of the method according to the invention.
Ferner kann beispielsweise ein einziges (etwas aufwändiger ausgestaltetes) Lasersystem verwendet werden, mit dem alle wesentlichen Herstellungsschritte (Freilegen der Kontaktflächen, Erzeugen der Leiterbahnstrukturen) bis beispielsweise zur Vereinzelung der Funktionselemente durchgeführt werden kann. Dies sind beispielsweise das Bohren der Kontaktlöcher und Strukturieren der Umverdrahtung, sowie nach der Metallisierung dann ggf. das Eingravieren von Informationen und das abschließende Trennen der Chips.Furthermore, for example, a single (somewhat elaborate ausgestaltetes) laser system can be used, with all the essential manufacturing steps (exposure of the contact surfaces, generating the conductor tracks structures) can be carried out, for example, to separate the functional elements. These are, for example, the drilling of the contact holes and structuring the rewiring, and then after the metallization then possibly the engraving of information and the final separation of the chips.
Durch das erfindungsgemäße Konzept können auch fertige Module hergestellt werden, die nicht gelötet werden, sondern Kontaktflächen für Federn, Klemmen oder Nadeln bereitstellen. Auch können Antennen, Dipole, Spulen, etc. etwa für eine drahtlose Kommunikation geformt werden. Solche Module mit Kontaktflächen bzw. Antennen sind z. B. Speicherkarten oder Chipmodule mit Transponderfunktionalität.The inventive concept also finished modules can be produced, which are not soldered, but provide contact surfaces for springs, clamps or needles. Also, antennas, dipoles, coils, etc. may be formed for wireless communication, for example. Such modules with contact surfaces or antennas are z. B. memory cards or chip modules with transponder functionality.
Obwohl im Vorhergehenden manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Element einer Vorrichtung oder dessen Ausgestaltung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Entsprechend darzustellende Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt oder als ein Verfahrensschritt selbst beschrieben wurden, stellen auch eine Beschreibung eines entsprechenden Elements, Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine Hardware-Vorrichtung (oder unter Verwendung einer Hardware-Vorrichtung), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects of the present invention have been described above in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, such that an element of a device or its configuration may also be considered as a corresponding method step or feature Process step is to be understood. Correspondingly presented aspects described in connection with a method step or as a method step itself also represent a description of a corresponding element, detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a Hardware device), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung oder einzelne Funktionsgruppen, wir z. B. eine Steuerungseinrichtung, in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Bluray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichen durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Depending on specific implementation requirements, embodiments of the invention or individual functional groups, we can, for. As a controller, be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Bluray disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic or optical Spokes are carried on the electronically readable control signals are stored, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier. Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for performing one of the herein recorded method is recorded. Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform any of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt ist.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims, rather than by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
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