DE102015121979B4

DE102015121979B4 - Gehäuse für ein elektrisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein elektrisches Bauelement

Info

Publication number: DE102015121979B4
Application number: DE102015121979.4A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pahl; Thomas Telgmann; Feng Zhang
Original assignee: RF360 Technology Wuxi Co Ltd
Current assignee: RF360 Technology Wuxi Co Ltd
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: CN108605419A; US20190008063A1; DE102015121979A1; JP2019501538A; CN108605419B; JP6721709B2; WO2017101745A1; US10448530B2

Abstract

Gehäuse für ein elektrisches Bauelement,aufweisend ein erstes Gehäuseteil (2) und ein zweites Gehäuseteil (3), wobei das erste Gehäuseteil (2) mit dem zweiten Gehäuseteil (3) in einem Fügebereich (7) verbunden ist, wobei der Fügebereich (7) außen vollständig oder teilweise von einem metallischen Überzug (12) bedeckt ist,aufweisend wenigstens einen elektrischen Kontakt (17), der im Inneren des zweiten Gehäuseteils (3) angeordnet ist, wobei der Überzug (12) in elektrisch leitender Verbindung mit dem elektrischen Kontakt (17) ist.

Description

Es wird ein Gehäuse für ein elektrisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein elektrisches Bauelement angegeben. Ferner werden eine Gehäuseanordnung und ein Bauteil mit wenigstens einem solchen Gehäuse angegeben, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Die Druckschriften DE 10 2011 112 476 A1 und DE 101 64 494 B4 betreffen jeweils eine Verkapselung eines Chips auf einem Substrat. Die Druckschrift WO 01/43517 A1 beschreibt eine hermetische Verkapselung eines elektrisches Bauelements durch eine Kappe, wobei die Kappe eine Metallschicht aufweist, die mit einer Metallisierung auf einem Substrat verbunden ist.
Viele elektrische Bauelemente benötigen zur Gewährleistung ihrer Funktion und Zuverlässigkeit eine hermetische Verkapselung. Diese wird beispielsweise durch Häusung des Bauelements innerhalb einer Kavität realisiert, die z. B. von einem wannenförmigen Substrat mit flachem Deckel, flachem Substrat mit wannenförmiger Kappe oder wannenförmigen Substrat mit wannenförmiger Kappe gebildet wird.
Beispielsweise werden die Gehäuseteile durch Kleben oder Löten miteinander verbunden. Die Verbindung kommt dabei durch Aufschmelzen und Wiedererstarren bzw. durch thermisch initiierte Polymerisation zustande. Die prozessbedingte Erwärmung kann zu einem Druckanstieg im Inneren des Gehäuses und daraus resultierenden Folgeproblemen führen, wie beispielsweise ein Verrutschen oder ein Aufschwimmen eines Gehäuseteils. Eine weitere mögliche Folge ist ein Verfließen des Verbindungsmittels oder eine Kanalbildung aufgrund eines Durchbruchs bei innerem Überdruck und infolgedessen Undichtigkeiten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Gehäuse für ein elektrisches Bauelement sowie ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein Gehäuse anzugeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gehäuse für ein elektrisches Bauelement angegeben. Das Gehäuse ist beispielsweise zur Aufnahme eines Halbleiter-, MEMS-, SAW- oder BAW-Chips und/oder von passiven Komponenten ausgebildet. Insbesondere weist das Gehäuse einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauelements auf.
Das Gehäuse weist erfindungsgemäß ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf. Beispielsweise ist das erste Gehäuseteil als Kappe, insbesondere als gewölbte Kappe ausgebildet. Alternativ ist das erste Gehäuseteil beispielsweise als Deckel, insbesondere als flacher Deckel ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil wird beispielsweise durch ein Substrat gebildet, insbesondere durch ein Vielschichtsubstrat. Das Gehäuse kann neben dem ersten und zweiten Gehäuseteil noch weitere Gehäuseteile aufweisen.
Das erste Gehäuseteil ist erfindungsgemäß mit dem zweiten Gehäuseteil in einem Fügebereich verbunden. Der Fügebereich ist vorzugsweise hermetisch dicht abgeschlossen. Vorzugsweise ist das gesamte Gehäuse hermetisch dicht abgeschlossen. „Hermetisch“ ist dabei so zu verstehen, dass insbesondere Austauschprozesse durch Permeation unterbunden sind. Vorzugsweise ist das Gehäuse wasserdicht. Alternativ oder zusätzlich dazu ist das Gehäuse luftdicht.
In einer Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil durch ein Verbindungsmittel verbunden. Vorzugsweise wird durch das Verbindungsmittel zumindest eine grobe Abdichtung des Fügebereichs gewährleistet. Beispielsweise wird durch das Verbindungsmittel ein Eindringen von Partikeln in den Hohlraum beim Auftragen eines Überzugs verhindert.
Das Verbindungsmittel kann elektrisch leitfähig sein. Beispielsweise wird als Verbindungsmittel ein elektrischer Leitkleber oder ein Lotmaterial verwendet. In diesem Fall kann über das Verbindungsmittel neben einer mechanischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung der Gehäuseteile hergestellt werden. Alternativ kann das Verbindungsmittel elektrisch isolierend sein.
Das Verbindungsmittel weist vorzugsweise zumindest vor dem Verbindungsprozess, insbesondere vor dem Aushärten, eine hohe Viskosität auf. Vorzugsweise beträgt die Viskosität mindestens 10 000 mPas bei 25 °C. Insbesondere kann das Verbindungsmittel eine Viskosität von mindestens 25 000 mPas bei 25 °C aufweisen.
Durch die hohe Viskosität soll ein Verrutschen bzw. Aufschwimmen der Gehäuseteile verhindert werden. Weiterhin soll ein Austritt des Verbindungsmittels und ein Durchbruch des Verbindungsmittels bei Ausbildung eines Überdrucks im Hohlraum verhindert werden.
Beispielsweise wird als Verbindungsmittel ein Klebstoff basierend auf Epoxidharz oder basierend auf einem Acrylat verwendet. Alternativ kann das Verbindungsmittel ein Lot aufweisen. Dabei kann eine hohe Viskosität beispielsweise durch Einbetten des Lotmaterials in einen geeigneten Hilfsstoff eingestellt werden.
Erfindungsgemäß ist der Fügebereich zumindest teilweise von einem metallischen Überzug bedeckt. Vorzugsweise ist der Fügebereich von außen vollständig vom Überzug bedeckt.
Auf diese Weise kann beispielsweise eine wasserdichte Abdichtung des Fügebereichs erzielt werden, insbesondere für den Fall, dass das Verbindungsmittel selbst nicht vollständig wasserdicht ist. Dies ist oftmals bei kunststoffbasierten Klebstoffen der Fall. Bei Verwendung eines Lotes als Verbindungsmittel kann bereits durch das Verbindungsmittel ein metallisch-hermetischer Verschluss gebildet sein, so dass eine weitere Abdichtung des Fügebereichs nicht unbedingt notwendig ist. Allerdings kann der Überzug vorteilhaft sein, um bei einem Wiederaufschmelzen des Lotes in späteren Schritten, z. B. beim Einlöten eines Bauteils in eine Schaltungsumgebung die Gehäuseteile dicht- und festzuhalten.
In einer Ausführungsform weist der Überzug wenigstens eine galvanisch aufgebrachte Schicht auf. Als Material für diese Schicht eignen sich beispielsweise Cu oder Ni.
Bei einem galvanischen Auftragungsverfahren sind hohe Gesamt-schichtdicken wirtschaftlicher herzustellen als mit einem reinen Sputterverfahren.
Beispielsweise weist der Überzug wenigstens zwei Schichten auf. Die zweite Schicht ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erste Schicht noch eine Restporosität aufweist. Somit kann die zweite Schicht die hermetische Abdichtung des Fügebereichs gewährleisten. Die erste Schicht kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn das Verbindungsmittel nicht leitfähig ist.
Eine erste Schicht wird beispielsweise durch ein Aufspritzen von Partikeln hergestellt. Insbesondere kann die erste Schicht in einem Sputterverfahren abgeschieden werden. Die erste Schicht kann als Startschicht („seed-layer“) zum Auftragen der zweiten Schicht, beispielsweise einer galvanischen Schicht fungieren. Durch die galvanische Schicht kann dann eine Verstärkung der ersten Schicht erfolgen.
In einer Ausführungsform ist die gesamte Oberseite des ersten Gehäuseteils mit dem Überzug versehen. Beispielsweise kann dadurch eine gute Abdichtung des Gehäuses gewährleistet werden, insbesondere wenn das erste Gehäuseteil selbst nicht wasserdicht und/oder luftdicht ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann durch den ganzflächig aufgebrachten Überzug eine Abschirmung erfolgen.
In einer Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Beispielsweise enthält das erste Gehäuseteil ein Polymermaterial oder besteht aus einem Polymermaterial. Besonders in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die gesamte Oberseite des ersten Gehäuseteils mit dem Überzug versehen ist.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse einen elektrischen Kontakt auf. Der elektrische Kontakt ist beispielsweise zur Ankontaktierung des Überzugs vorgesehen. Der Kontakt kann insbesondere als Masseverbindung ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine Abschirmung des Gehäuses erzielt werden.
Erfindungsgemäß steht der Überzug in direkter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Kontakt. Beispielsweise ragt der Kontakt über den Grundriss des ersten Gehäuseteils hinaus. Insbesondere ragt er aus dem Fügebereich heraus.
In einer Ausführungsform steht der Überzug nur in indirekter elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Kontakt.
Beispielsweise ist auf den Kontakt ein Verbindungsmittel, z. B. ein Leitkleber oder ein Lot, aufgebracht. Der Überzug kann in direktem elektrischen Kontakt mit dem Verbindungsmittel stehen, so dass eine indirekte elektrische Verbindung mit dem elektrischen Kontakt besteht.
In einer Ausführungsform ist der Kontakt auf einer Außenseite des zweiten Gehäuseteils angeordnet. Erfindungsgemäß ist der Kontakt im Inneren des zweiten Gehäuseteils, beispielsweise in einem als Vielschichtsubstrat ausgebildeten Gehäuseteil, angeordnet. Der Kontakt ist beispielsweise schichtförmig ausgebildet.
Beispielsweise weist das zweite Gehäuseteil eine Vertiefung auf. Der Überzug reicht beispielsweise in die Vertiefung hinein und ist dort mit dem elektrischen Kontakt verbunden. Eine derartige Kontaktierung hat den Vorteil, dass die Kontaktstelle zwischen dem Überzug und dem elektrischen Kontakt von einer Kontamination durch das Verbindungsmittel freigehalten werden kann. Beispielsweise wird zuerst das Verbindungsmittel aufgetragen und ausgehärtet und anschließend die Vertiefung eingebracht, so dass der Kontakt freigelegt wird. Danach kann der Überzug aufgebracht werden.
In einer Ausführungsform reichen der elektrische Kontakt und/oder der Überzug bis zu einem seitlichen Rand des zweiten Gehäuseteils. Dies hat den Vorteil, dass der Kontakt und/oder der Überzug bei der Herstellung besonders wirtschaftlich erzeugt werden kann. Beispielsweise wird das Gehäuse durch Vereinzeln einer Gehäuseanordnung auf einem Mehrfach-Nutzen hergestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Gehäuseanordnung angegeben. Die Gehäuseanordnung weist wenigstens ein wie oben beschriebenes Gehäuse und wenigstens ein weiteres Gehäuseteil auf. Beispielsweise bildet das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil ein Gehäuse und das weitere Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil ein weiteres Gehäuse. Das erste und das weitere Gehäuseteil können die gleiche Geometrie aufweisen, beispielsweise als Kappen ausgebildet sein.
Beispielsweise weist die Gehäuseanordnung zwei voneinander getrennte Hohlräume zur Aufnahme elektrischer Bauelemente auf. Beispielsweise ist das zweite Gehäuseteil als Substrat ausgebildet, auf dem mehrere Bauteilbereiche vorgesehen sind. Jeder Bauteilbereich kann ein oder mehrere elektrische Komponenten aufweisen und durch ein erstes bzw. weiteres Gehäuseteil abgedichtet sein. Beispielsweise werden die Bauteile auf einem gemeinsamen Substrat über mehrere Fertigungsschritte gemeinsam bearbeitet und dann vereinzelt.
Insbesondere kann die Gehäuseanordnung mehrere Fügebereiche zwischen unterschiedlichen Gehäuseteilen aufweisen. Insbesondere können ein Fügebereich zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil und ein weiterer Fügebereich zwischen dem weiteren und dem zweiten Gehäuseteil vorhanden sein.
Die Fügebereiche können wie oben beschrieben mit einem Überzug versehen sein. Vorzugsweise wird ein gemeinsamer Überzug für das erste und das weitere Gehäuseteil gebildet. Als Flächenprozesse erweisen sich hier Sputtern und Galvanisieren als sehr wirtschaftlich.
In einer Ausführungsform weist die Gehäuseanordnung wenigstens einen elektrischen Kontakt auf, der wie oben beschrieben, beispielsweise zur Ankontaktierung des ersten und/oder weiteren Gehäuseteils, ausgebildet ist. Es kann auch ein gemeinsamer elektrischer Kontakt für das erste und weitere Gehäuseteil ausgebildet sein. Beim Vereinzeln der Gehäuse wird der gemeinsame elektrische Kontakt unter Beibehaltung seiner Funktion getrennt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteil aufweisend ein wie oben beschriebenes Gehäuse angegeben. Das Bauteil weist wenigstens eine elektrische Komponente auf, die im Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise ist die elektrische Komponente als Halbleiter-, SAW-, BAW-oder MEMS-Chip und/oder passive Komponente ausgebildet.
Zudem wird eine Bauteilanordnung aufweisend mehrere elektrische Komponenten angegeben. Bei der Bauteilanordnung sind mehrere elektrische Komponenten in der oben beschriebenen Gehäuseanordnung aufgenommen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses, einer Gehäuseanordnung und/oder eines Bauteils angegeben. Das Gehäuse, die Gehäuseanordnung und/oder das Bauteil sind vorzugsweise wie oben beschrieben ausgebildet. Beim Verfahren werden ein erstes und ein zweites Gehäuseteil in einem Füge-bereich miteinander verbunden. Beispielsweise werden die Gehäuseteile durch ein Verbindungsmittel verbunden. Insbesondere kann das Verbindungsmittel eine hohe Viskosität aufweisen.
In einer Ausführungsform wird das Verbindungsmittel bei einer Temperatur kleiner 150 °C ausgehärtet. Auf diese Weise soll der Druckanstieg im Hohlraum beim Aushärten des Verbindungsmittels gering gehalten werden. Weiterhin soll Verfließen des Verbindungsmittels vermieden werden.
In einer Ausführungsform wird wenigstens eines der Gehäuseteile während des Aushärtens des Verbindungsmittels mit einer Gewichts- und/oder Federkraft beaufschlagt. Auf diese Weise kann ebenfalls ein Verrutschen der Gehäuseteile und/oder eine Porenbildung durch entweichenden Überdruck verhindert werden.
In einer Ausführungsform werden auf diese Weise mehrere Gehäuse bzw. Bauteile gemeinsam hergestellt. Beispielsweise wird durch das Verfahren eine Gehäuseanordnung hergestellt, bei der neben dem ersten und zweiten Gehäuseteil mindestens ein weiteres Gehäuseteil vorhanden ist. Die Gehäuseanordnung kann später vereinzelt werden. Vorzugsweise wird ein gemeinsamer Überzug auf mehrere der später zu vereinzelnden Gehäuseteile aufgebracht.
In einer Ausführungsform wird ein elektrischer Kontakt ausgebildet und eine elektrische Verbindung mit dem Überzug hergestellt. Der elektrische Kontakt wird beispielsweise beim Vereinzeln der Gehäuseanordnung getrennt.
Beispielsweise ist der elektrische Kontakt im Inneren des zweiten Gehäuseteils angeordnet. Insbesondere kann der elektrische Kontakt als Schicht oder Teilschicht in einem Vielschichtsubstrat ausgebildet sein. Der elektrische Kontakt wird beispielsweise nach dem Aushärten des Verbindungsmittels freigelegt. Danach wird beispielsweise der Überzug aufgebracht, so dass eine elektrische Verbindung des Überzugs mit dem elektrischen Kontakt hergestellt wird.
In der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Aspekte einer Erfindung beschrieben. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Gehäuse, die Gehäuseanordnung, das Bauteil, die Bauteil-anordnung oder das Verfahren offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf die jeweiligen anderen Aspekte offenbart und umgekehrt, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext des jeweiligen Aspekts erwähnt wird.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Gehäuseanordnung in einem schematischen Querschnitt,
2 bis 4 Ausführungsformen von Fügebereichen im schematischen Querschnitt,
5 bis 7 Ausführungsformen von Fügebereichen mit elektrischem Kontakt im schematischen Querschnitt,
8 und 9 Ausführungsformen von Fügebereichen im schematischen Querschnitt,
10 und 11 Ausführungsformen eines Gehäuses.

Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.
1 zeigt eine Gehäuseanordnung 1 aufweisend zwei Gehäuse 100, 200 für elektrische Bauelemente. Beispielsweise sind die Gehäuse 100, 200 zur Aufnahme von Halbleiter-, SAW-, BAW-, MEMS-Chips und/oder passiven Komponenten ausgebildet. Weitere Details wie z. B. eine innere Umverdrahtung und externe Anschlüsse sind hier nicht abgebildet.
Das Gehäuse 100 und das weitere Gehäuse 200 werden vorzugsweise über mehrere Fertigungsschritte gemeinsam bearbeitet und später vereinzelt. Die Gehäuseanordnung 1 kann eine Vielzahl weiterer Gehäuseteile aufweisen. Bei lateralen Bauteilabmessungen von ca. 1 bis 5 mm kann ein solcher Substratnutzen beispielsweise einige hundert bis über 10 000 Bauteile umfassen.
Das Gehäuse 100 wird durch ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 gebildet, das weitere Gehäuse 200 wird durch ein weiteres Gehäuseteil 4 und das zweite Gehäuseteil 3 gebildet. Das erste Gehäuse 100 umschließt einen Hohlraum 5 und das weitere Gehäuse 200 umschließt einen weiteren Hohlraum 6. Die Hohlräume 5, 6 sind getrennt voneinander ausgebildet. In jedem Hohlraum 5, 6 ist vorzugsweise wenigstens ein Bauteil aufgenommen (nicht abgebildet).
Das erste und das weitere Gehäuseteil 2, 4 sind als Kappen ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 3 ist durch ein Substrat gebildet. Insbesondere kann es sich um ein Vielschicht-Substrat handeln. Alternativ können das erste und weitere Gehäuseteil auch als flache Deckel ausgebildet sein, die Vertiefungen im zweiten Gehäuseteil abdecken.
Beispielsweise weisen das erste Gehäuseteil 2 und/oder das weitere Gehäuseteil 4 ein Metall auf. Damit kann eine gute elektromagnetische Abschirmung erzielt werden. Alternativ können die Gehäuseteile 2, 4 beispielsweise ein nichtleitendes Material aufweisen. Insbesondere kann ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Beispielsweise weisen die Gehäuseteile 2, 4 ein Polymermaterial auf. Es kann auch ein Keramikmaterial verwendet werden.
Das Material des ersten und weiteren Gehäuseteils 2, 4 muss nicht unbedingt zur Hermetizität oder zur elektromagnetischen Schirmung der fertigen Anordnung beitragen, so dass lediglich eine geeignete Verarbeitbarkeit und Festigkeit gewährleistet sein sollte. Die Hermetizität und die elektrische Abschirmungen können gegebenenfalls anderweitig gewährleistet werden.
Vorzugsweise ist das zweite Gehäuseteil 3 derart ausgebildet, dass eine Diffusionssperre auch von der Bauteilunterseite her gegeben ist. Das zweite Gehäuseteil 3 weist beispielsweise ein keramisches Material auf. Die Keramik ist beispielsweise als HTCC- oder LTCC-Keramik ausgebildet. Eine eventuell erforderliche Schirmung kann hier beispielsweise durch äußere oder innere Metalllagen realisiert werden.
Die Gehäuseteile 2, 4 weisen Fußbereiche 9, 10 auf, mit denen die Gehäuseteile 2, 4 auf das zweite Gehäuseteil 3 aufgesetzt sind. Die Fußbereiche 9, 10 weisen eine nach außen heraus-gebogene Form auf. Beispielsweise weisen die Fußbereiche 9, 10 in der Draufsicht eine ringförmige oder rechteckige Geometrie auf.
Das erste Gehäuseteil 2 ist mit dem zweiten Gehäuseteil 3 in einem Fügebereich 7 verbunden. Ein weiterer Fügebereich 8 ist zwischen dem weiteren Gehäuseteil 4 und dem zweiten Gehäuseteil 3 ausgebildet. Die Fügebereiche 7, 8 umlaufen das erste Gehäuseteil 2 und das weitere Gehäuseteil 4. Die Fügebereiche 7, 8 sind insbesondere an den Fußbereichen 9, 10 ausgebildet.
Die Fügebereiche 7, 8 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Hohlräume 5, 6 dicht, insbesondere wasserdicht, nach außen hin abgeschlossen sind.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen von Fügebereichen 7, 8 näher beschrieben. Es ist jeweils der im gestrichelten Kreis befindliche Teil der Gehäuse 100, 200 vergrößert abgebildet. Die Ausführungsformen sind für die Gehäuseanordnung 1 aufweisend zwei Fügebereiche 7, 8 dargestellt, gelten aber entsprechend auch für ein einzelnes Gehäuse aufweisend einen Fügebereich.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform der Fügebereiche 7, 8 der Gehäuse 100, 200.
Die Gehäuseteile 2, 4 sind jeweils durch ein Verbindungsmittel 13, 14 mit dem zweiten Gehäuseteil 3 verbunden. Das Verbindungsmittel 13, 14 ist vorzugsweise umlaufend und durchgehend ausgebildet. Insbesondere ist das Verbindungsmittel 13, 14 jeweils durchgehend entlang den Fußbereichen 9, 10 vorhanden.
Das Verbindungsmittel 13, 14 kann elektrisch leitfähig sein. Beispielsweise wird als Verbindungsmittel 13, 14 ein Klebstoff, insbesondere eine Leitkleber, verwendet. Alternativ kann das Verbindungsmittel 13, 14 auch ein Lotmaterial umfassen. Das Verbindungsmittel 13, 14 auch kann auch elektrisch isolierend sein.
Das Verbindungsmittel 13, 14 weist vorzugsweise vor der Verfestigung eine hohe Viskosität auf. Vorzugsweise beträgt die Viskosität mindestens 10 000 mPas bei 25 °C. Insbesondere kann das Verbindungsmittel 13, 14 eine Viskosität von mindestens 25 000 mPas bei 25 °C aufweisen. Beispielsweise basiert das Verbindungsmittel 13, 14 auf Epoxidharz oder auf einem Acrylat.
Das Verbindungsmittel 13, 14 wird vorzugsweise bei einer Temperatur kleiner gleich 150 °C ausgehärtet. Vorzugsweise liegt die Temperatur bei maximal 100 °C oder bei maximal 80 °C. Die Temperatur beim Aushärten liegt beispielsweise zumindest in einer ersten Phase unterhalb von 100 °C bzw. 80 °C. Nach einem ersten Aushärten des Verbindungsmittels 13, 14 kann die Temperatur auch über diesen Wert gesteigert werden. Bei bestimmten Verbindungsmitteln 13, 14, beispielsweise bei einem zweikomponentigen Klebstoff, kann auch eine Aushärtung bei Raumtemperatur erreicht werden.
Zusätzlich oder alternativ dazu können die Gehäuseteile 2, 4 während des Aushärtens des Verbindungsmittels 13, 14 mit einer Gewichts- oder Federkraft beaufschlagt werden. Die Gewichts- oder Federkraft liegt beispielsweise im Bereich von 1 bis 20 cN pro mm² Kappengrundriss. Abhängig von Volumen und Grundfläche der Gehäuseteile 2, 4 können auch bereits ein oder zwei dieser Maßnahmen zielführend sein, um ein Verrutschen der Gehäuseteile und/oder eine Porenbildung im Verbindungsmittel zu verhindern.
Das Verbindungsmittel 13, 14 bewirkt vorzugsweise eine grobe, lückenlose Abdichtung des Fügebereichs 7, 8. Allerdings kann das Verbindungsmittel 13, 14 für Wasserdampf durchlässig sein. Eine hermetische Abdichtung des Fügebereichs 7, 8 kann dann durch einen weiteren Überzug, insbesondere einen metallischen Überzug erreicht werden.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform, bei dem die Fügebereiche 7, 8 mit einer ersten Schicht 11 eines Überzugs 12 versehen sind.
Insbesondere ist das Verbindungsmittel 13, 14 von außen vollständig von dem Überzug 12 bedeckt. Der Überzug 12 bedeckt auch die Fußbereiche 7, 8 von außen. Der Überzug 12 kann die gesamte Außenseite der Gehäuseteile 2, 4 bedecken. Weiterhin bedeckt der Überzug 12 auch teilweise das zweite Gehäuseteil 3 zwischen dem ersten und dem weiteren Gehäuseteil 2, 4.
Die erste Schicht 11 bedeckt beide Fügebereiche 7, 8 und ist durchgehend aufgetragen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Abstände zwischen den in den Hohlräumen 5, 6 angeordneten Bauteile bzw. zwischen dem ersten und weiteren Gehäuseteil 2, 4 gering sind. Beispielsweise liegen die Abstände im Bereich der Ortsauflösung des Auftragsverfahrens oder darunter. Alternativ kann der Überzug 12 zwischen den Gehäuseteilen 2, 4 unterbrochen sein.
Die erste Schicht 11 wird beispielsweise durch ein Auftragsverfahren aufgebracht, bei dem Partikel gerichtet von außen auf die angeordneten Gehäuseteile 2, 3, 4 aufgespritzt werden. In der ersten Schicht 11 sind somit noch Partikel erkennbar, die mehr oder minder zusammengebacken sind. Die erste Schicht 11 wird aufgrund des Spritzverfahrens nur auf die Oberseite der Gehäuseteile 2, 3, 4 und des Verbindungsmittels 13, 14 aufgebracht. Der Überzug 12 befindet sich nur an Stellen, die beim Aufspritzen von außen zugänglich sind.
Insbesondere befindet sich kein Überzug 12 innerhalb der Hohlräume 5, 6.
Die erste Schicht 11 ist beispielsweise eine PVD- oder CVD-Schicht, insbesondere eine Sputterschicht. Die erste Schicht 11 weist vorzugsweise eine geringe Dicke auf. Beispielsweise liegt die Dicke im Bereich von 0,1 bis 10 µm. Die erste Schicht 11 haftet vorzugsweise fest an den Gehäuseteilen 2, 3, 4. Die erste Schicht 11 weist beispielsweise Ti, Cr, W, Cu, Ni oder Al bzw. Kombinationen dieser Stoffe als Mischungen oder Teilschichten auf. Insbesondere ist die erste Schicht 11 elektrisch leitfähig.
Durch den metallischen Überzug 12 soll beispielsweise die hermetische Abdichtung der Hohlräume 5, 6 gewährleistet werden. Insbesondere soll ein Eindringen von Wasserdampf verhindert werden. Aufgrund der bereits groben Abdichtung der Hohlräume 5, 6 durch das Verbindungsmittel 13, 14 können beim Aufbringen des Überzugs auch Vakuum- oder Nassprozesse zur Anwendung kommen.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform, bei der der Überzug zusätzlich zur ersten Schicht 11 aus 3 eine zweite Schicht 15 aufweist. Die zweite Schicht 15 ist über der ersten Schicht 11 aufgetragen.
Die erste Schicht 11 fungiert beispielsweise als Startschicht („Seed-Layer“) zur Auftragung der zweiten Schicht 15. Beispielsweise wird die zweite Schicht 15 galvanisch aufgebracht. Beispielsweise weist die zweite Schicht 15 Cu oder Ni auf. Die zweite Schicht 15 weist beispielsweise eine Dicke im Bereich von 10 - 200 µm auf. Die zweite Schicht 15 kann auch durch Tauchen in einer niedrigschmelzenden Metallschmelze, insbesondere Zinn oder Zinnlegierung gebildet sein.
Die zweite Schicht 15 bedeckt beide Gehäuseteile 2, 4 vollständig. Beispielsweise weist das Material des ersten und weiteren Gehäuseteils 2, 4 keine ausreichende Dichtheit zur hermetischen Abdichtung der Hohlräume 5, 6 auf. Durch die vollflächige Bedeckung mit dem Überzug 12 kann eine ausreichende Dichtigkeit erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann durch den vollflächigen Überzug 12 eine elektrische Abschirmung hergestellt werden.
Alternativ dazu kann der Überzug 12 auch nur die Fügebereiche 7, 8 bedecken. In diesem Fall weisen die Gehäuseteile 2, 4 vorzugsweise ein hermetisch dichtes Material auf.
Die 2 bis 4 können verschiedene Ausführungsformen eines Fügebereichs einer Gehäuseanordnung darstellen. Alternativ können die 2 bis 4 auch aufeinander folgende Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Fügebereichs einer Gehäuseanordnung nach 4 darstellen.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Fügebereiche 7, 8 nach einer Vereinzelung der Gehäuse 100, 200.
Insbesondere wurde die Gehäuseanordnung durch Einfügen eines Schnitts 16 zwischen dem ersten Gehäuseteil 2 und dem weiteren Gehäuseteil 4 vereinzelt. Beispielsweise erfolgt das Vereinzeln durch Sägen, durch Trennschleifen, durch Ritzen und Brechen oder durch Laserschneiden. Der Schnitt 16 durchtrennt das zweite Gehäuseteil 3 und den Überzug 12. Aufgrund dieser dargestellten Vereinzelung der Gehäuseanordnung reicht der Überzug 12 bei jedem Gehäuse 100, 200 bis zum Rand des zweiten Gehäuseteils 3.
Die Fügebereiche 7, 8 sind im Wesentlichen wie in 4 beschrieben ausgebildet. Allerdings ist auf dem zweiten Gehäuseteil 3 ein elektrischer Kontakt 19 angeordnet, der durch den Schnitt 16 in zwei elektrische Kontakte 17, 18 getrennt wird. Somit teilen sich die benachbarten Gehäuse 100, 200 vor der Vereinzelung einen Kontakt 19. Durch diese Ausbildung des Kontakts 19 reichen die elektrischen Kontakte 17, 18 jeweils bis zum Rand des zweiten Gehäuseteils 3. Der elektrische Kontakt 19 ist beispielsweise als Metallisierung auf eine Oberfläche des zweiten Gehäuseteils 3 aufgebracht. Die dargestellte Ausführungsform des elektrischen Kontakts 19 ist nicht erfindungsgemäß.
Vorzugsweise dienen die elektrischen Kontakte 17, 18 zur Ankontaktierung des Überzugs 12. Insbesondere sind die elektrischen Kontakte 17, 18 als Masseelektroden ausgebildet. Dies kann beispielsweise der elektromagnetischen Schirmung dienen. Die Kontakte 17, 18 können intern verbunden und angeschlossen werden (hier nicht dargestellt).
Die elektrischen Kontakte 17, 18 stehen direkt mit dem Überzug 12, insbesondere der ersten Schicht 11 des Überzugs 12 in Verbindung. Die Kontakte 17 bzw. 18 ragen in der Draufsicht über den Grundriss des ersten Gehäuseteils 2 bzw. des weiteren Gehäuseteils 4 hinaus. Die elektrischen Kontakte 17, 18 sind nicht vollständig vom Verbindungsmittel 13, 14 bedeckt. Die Exponierung der Kontakte 17, 18 kann durch entsprechend strukturierten Auftrag des Verbindungsmittels 13, 14 erfolgen. Alternativ kann eine Exponierung durch zumindest partielles Freilegen der elektrischen Kontakte 17, 18 von einem darüber aufgetragenen Verbindungsmittel 13, 14 erfolgen. Beispielsweise werden die Kontakte 17, 18 durch Ansägen oder Laserabtrag freigelegt.
Weiterhin reichen die Kontakte 17, 18 auch unter die Fußbereiche 9, 10 der Gehäuseteile 2, 4. Alternativ können die Kontakte 17, 18 auch nur zwischen den Gehäuseteilen 2, 4 angeordnet sein.
Beim Aufbringen des Überzugs 12 wird der elektrische Kontakt 19 zumindest teilweise mit dem Überzug 12 überzogen. Auf diese Weise kann eine leitende Verbindung des Überzugs 12 mit dem Kontakt 19 hergestellt werden.
Im Falle leitfähiger Gehäuseteile 2, 4 kann dadurch auch eine leitende Verbindung zwischen dem Kontakt 19 und den Gehäuseteilen 2, 4 hergestellt werden. Insbesondere ist eine leitende Verbindung auch dann hergestellt, wenn zwischen den Gehäuseteilen 2, 4 und den Kontakten 17, 18 keine direkte elektrische Kontaktierung besteht oder wenn das Verbindungsmittel 13, 14 elektrisch isolierend ist.
Im Falle eines leitfähigen Verbindungsmittels 13, 14 kann der Überzug 12 alternativ auch nur indirekt über das Verbindungsmittel 13, 14 mit den Kontakten 17, 18 verbunden sein, so dass kein direkter Kontakt zwischen dem Überzug 12 und den Kontakten 17, 18 vorhanden sein muss.
6 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Fügebereiche 7, 8. Die Fügebereiche 7, 8 sind im Wesentlichen wie in 5 beschrieben ausgebildet. Allerdings sind die elektrischen Kontakte 17, 18 hier nicht als oberflächliche Strukturelemente sondern als Vias, d.h., als Durchkontaktierungen, ausgebildet.
Beispielsweise sind die elektrischen Kontakte 17, 18 durch ein Loch mit metallischer Füllung oder Wandauskleidung gebildet. Auch hierfür ist eine weitere interne Verschaltung (nicht dargestellt) vorgesehen. Die elektrischen Kontakte 17, 18 sind direkt mit dem Überzug 12 verbunden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform von Fügebereichen 7, 8, bei denen der Überzug 12 mit elektrischen Kontakten 17, 18 verbunden ist. Die elektrischen Kontakte liegen im Inneren des zweiten Gehäuseteils 3 und sind beispielsweise als innere Metallstruktur in einem Vielschichtsubstrat ausgebildet.
Zur Ausbildung der Kontakte 17, 18 weist das Gehäuseteil 2 im Inneren zuerst einen durchgehenden elektrischen Kontakt 19 auf, der beispielsweise als metallische Schicht ausgebildet ist. Der Kontakt 19 wird dann zumindest teilweise exponiert. Dies kann beispielsweise durch einen V-förmigen oder verrundeten Sägeschnitt im Gehäuseteil 3 erfolgen. Dadurch wird eine Vertiefung 26 im zweiten Gehäuseteil 3 ausgebildet. Innerhalb der Vertiefung 26 liegt der Kontakt 19 frei. Durch die Exponierung des Kontakts 19 kann eine Trennung in zwei einzelne Kontakte 17, 18 erfolgen. Die Kontakte 17, 18 müssen aber nicht zwangsläufig durch die Exponierung getrennt werden.
Die Exponierung des Kontakts 19 erfolgt vorzugsweise nach der Fixierung der Gehäuseteile 2, 4 am zweiten Gehäuseteil 3, insbesondere nach Aushärtung des Verbindungsmittels 13, 14. Dies hat den Vorteil, dass die Kontaktstelle nicht von etwaigen Ausläufern des Verbindungsmittels verunreinigt ist.
Anschließend wird der Überzug 12 abgeschieden. Der Überzug 12 erstreckt sich in die Vertiefung im zweiten Gehäuseteil 3 hinein und ist somit in direkter elektrischer Verbindung mit den elektrischen Kontakten 17, 18. Insbesondere befindet sich die erste Schicht 11 in direkter elektrischer Verbindung mit den Kontakten 17, 18. Die Kontakte 17, 18 sind auch hier durch Verbindungen aus Leiterbahnen und/oder Durchkontaktierungen auf das gewünschte Potential gelegt.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Gehäuseanordnung 1 mit zwei Gehäusen 100, 200.
Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen sind das erste und weitere Gehäuseteil 2, 4 als flache Deckel ausgeführt. Das zweite Gehäuseteil 3 weist Vertiefungen 22, 23 zur Aufnahme der elektrischen Bauelemente auf. Das zweite Gehäuseteil 3 wird durch ein Substrat, insbesondere ein wannenförmiges Substrat gebildet. Somit sind in dieser Ausführungsform die Hohlräume 5, 6 nicht seitens kappen-förmiger Gehäuseteile ausgebildet, sondern jeweils in einem Substrat ausgebildet.
Das erste und weitere Gehäuseteil 2, 4 sind mit einem gemeinsamen Überzug 12 versehen, der die Fügebereiche 7, 8 abdichtet. Zudem bedeckt der Überzug 12 vollständig die Oberseiten der Gehäuseteile 2, 4.
Auch bei diesem Gehäusekonzept sind die Gehäuseteile 2, 4 am zweiten Gehäuseteil 3 durch ein Verbindungsmittel 13, 14 befestigt. Das Verbindungsmittel 13, 14 ist beispielsweise als ganzflächige Beschichtung der Gehäuseteile 2, 4 ausgebildet. Alternativ kann das Verbindungsmittel 13, 14 auch nur im Randbereich der Gehäuseteile 2, 4 vorhanden sein.
Auch diese Ausführungsformen können alle Varianten von Fügebereichen und Überzügen wie zu den vorhergehenden Figuren beschrieben aufweisen. Der Überzug 12 kann insbesondere elektrisch ankontaktiert sein.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Gehäuseanordnung 1 mit zwei Gehäusen 100, 200, bei dem das erste und weitere Gehäuseteil 2, 4 wie in der Ausführungsform nach 8 jeweils als flacher Deckel ausgebildet ist.
Das zweite Gehäuseteil 3 ist wannenförmig ausgebildet und weist neben den Vertiefungen 22, 23 zur Aufnahme elektrischer Bauelemente zusätzliche Vertiefungen 24, 25 auf, in die das erste und weitere Gehäuseteil 2, 4 eingelegt sind. Die Vertiefungen 24, 25 bilden einen Absatz, der zur Lagesicherung der Gehäuseteile 2, 4 beiträgt.
Die erste Schicht 11 des Überzugs 12 erstreckt sich teilweise in die zusätzlichen Vertiefungen 24, 25 hinein. Die zweite Schicht 15 ist beispielsweise planar ausgebildet.
10 zeigt ein vereinzeltes Gehäuse 100. Beispielsweise ist im Hohlraum 5 eine elektrische Komponente (hier nicht dargestellt) angeordnet. Insbesondere ist das in 5 gezeigte Gehäuse 100 im Ganzen zu sehen.
Der Fügebereich 7 ist vollständig vom Überzug 12 bedeckt, so dass eine hermetische Abdichtung des Hohlraums 5 gewährleistet ist.
Das Gehäuseteil 2 ist von außen vollständig vom Überzug 12 bedeckt. Der Überzug 12 ist mit elektrischen Kontakten 17, 18 verbunden, so dass eine elektrische Abschirmung gewährleistet ist. Der Überzug 15 reicht bis zum Rand des zweiten Gehäuseteils 3. Die Kontakte 17, 18 reichen ebenfalls bis zum Rand des zweiten Gehäuseteils 3.
11 zeigt ein vereinzeltes Gehäuse 100 der Gehäuseanordnung 1 aus 9. Insbesondere ist das erste Gehäuseteil 2 als flacher Deckel ausgebildet, der in eine Vertiefung 24 des zweiten Gehäuseteils 3 eingelegt ist. Das zweite Gehäuseteil 3 weist zudem eine Vertiefung 22 zur Aufnahme eines Bauelements auf.
Der Überzug 12 kann auch hier mit elektrischen Kontakten verbunden sein, beispielsweise analog zu den Kontakten 17, 18 aus 10.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuseanordnung
2: erstes Gehäuseteil
3: zweites Gehäuseteil
4: weiteres Gehäuseteil
5: Hohlraum
6: weiterer Hohlraum
7: Fügebereich
8: weiterer Fügebereich
9: Fußbereich
10: weiterer Fußbereich
11: erste Schicht
12: Überzug
13: Verbindungsmittel
14: weiteres Verbindungsmittel
15: zweite Schicht
16: Schnitt
17: elektrischer Kontakt
18: weiterer elektrischer Kontakt
19: elektrischer Kontakt
22: Vertiefung
23: weitere Vertiefung
24: Vertiefung
25: weitere Vertiefung
26: Vertiefung
100: Gehäuse
200: weiteres Gehäuse

Claims

Gehäuse für ein elektrisches Bauelement, aufweisend ein erstes Gehäuseteil (2) und ein zweites Gehäuseteil (3), wobei das erste Gehäuseteil (2) mit dem zweiten Gehäuseteil (3) in einem Fügebereich (7) verbunden ist, wobei der Fügebereich (7) außen vollständig oder teilweise von einem metallischen Überzug (12) bedeckt ist, aufweisend wenigstens einen elektrischen Kontakt (17), der im Inneren des zweiten Gehäuseteils (3) angeordnet ist, wobei der Überzug (12) in elektrisch leitender Verbindung mit dem elektrischen Kontakt (17) ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, wobei das zweite Gehäuseteil (3) von einem Substrat gebildet ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Gehäuseteil (2) mit dem zweiten Gehäuseteil (3) durch ein Verbindungsmittel (13) verbunden ist, wobei das Verbindungsmittel (13) vor der Verfestigung eine Viskosität größer als 10 000 mPas aufweist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Überzug (12) wenigstens zwei Schichten (11, 15) aufweist, wobei wenigstens eine der Schichten (11, 15) galvanisch aufgebracht ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Gehäuseteil (3) eine Vertiefung (26) aufweist und wobei der Überzug (12) in die Vertiefung (26) hineinreicht und in der Vertiefung (26) mit dem elektrischen Kontakt (17) verbunden ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der elektrische Kontakt (17) bis zu einem seitlichen Rand des zweiten Gehäuseteils (3) reicht.
Gehäuseanordnung aufweisend wenigstens ein Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche und aufweisend wenigstens ein weiteres Gehäuseteil (4).
Bauteil aufweisend wenigstens ein Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und wenigstens ein elektrisches Bauelement, das im Gehäuse (100, 200) aufgenommen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach einem der Ansprüche 1-6 oder eines Bauteils nach Anspruch 8, wobei wenigstens ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (2, 3) bereitgestellt und in einem Fügebereich (7) miteinander verbunden werden und wobei ein elektrischer Kontakt (17) im Inneren des zweiten Gehäuseteils (3) ausgebildet und mit dem Überzug (12) elektrisch verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung einer Gehäuseanordnung (1) nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (2, 3) bereitgestellt und in einem Fügebereich (7) miteinander verbunden werden und wobei ein elektrischer Kontakt (17) im Inneren des zweiten Gehäuseteils (3) ausgebildet und mit dem Überzug (12) elektrisch verbunden wird und wobei wenigstens ein weiteres Gehäuseteil (4) bereitgestellt wird und an das zweite Gehäuseteil (3) angefügt wird, so dass eine Gehäuseanordnung (1) gebildet wird; und wobei nach dem Verbinden der Gehäuseteile (2,3,4) ein Vereinzeln der Gehäuseanordnung (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Gehäuseteile (2, 3; 4) durch ein Verbindungsmittel (13, 14) im Fügebereich verbunden werden, wobei das Verbindungsmittel (13, 14) bei einer Temperatur kleiner 150 °C ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei beim Verbinden der Gehäuseteile (2,3,4) wenigstens eines der Gehäuseteile (2,3,4) mit einer Gewichts- und/oder Federkraft beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der elektrische Kontakt (19) beim Vereinzeln der Gehäuseanordnung (1) in zwei Kontakte (17, 18) getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Gehäuseteile (2, 3; 4) durch ein Verbindungsmittel (13; 14) im Fügebereich verbunden werden, wobei der elektrische Kontakt (19) nach dem Aushärten des Verbindungsmittels (13; 14) freigelegt wird und wobei danach der Überzug (12) aufgebracht wird, so dass eine elektrische Verbindung des Überzugs (12) mit dem elektrischen Kontakt (19) hergestellt wird.