DE102015205051A1 - Electronic module with alpha radiation protection for a transmission control unit and transmission control unit - Google Patents

Electronic module with alpha radiation protection for a transmission control unit and transmission control unit Download PDF

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Abstract

Es wird ein Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10) sowie eine entsprechende Getriebesteuereinheit (10) vorgeschlagen. Das Elektronikmodul (12) weist ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18) auf, welche auf einer Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, welches mit einer Kontaktfläche (22) auf der Montagefläche (16) angeordnet ist. Die elektronische Schaltung (18) ist vollständig von einer Schutzmasse (26) bedeckt. Das Elektronikmodul (12) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auf einer der Kontaktfläche (22) entgegengesetzt angeordneten Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) eine Schutzschicht (30) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht (30) eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse (26) ist. Dadurch kann das Halbleiterbauelement (20) zuverlässig gegen strahleninduzierte Schäden geschützt werden.An electronic module (12) for a transmission control unit (10) and a corresponding transmission control unit (10) are proposed. The electronic module (12) has a printed circuit board element (14) with an electronic circuit (18) which is arranged on a mounting surface (16) of the printed circuit board element (14) and has at least one unhoused semiconductor component (20) which is connected to a contact surface (22 ) is arranged on the mounting surface (16). The electronic circuit (18) is completely covered by a protective compound (26). The electronic module (12) is characterized in particular in that a protective layer (30) for protecting the semiconductor component (20) against ionizing radiation is arranged on a surface (28) of the semiconductor component (20) arranged opposite the contact surface (22), wherein the Protective layer (30) has a surface emission rate of alpha radiation which is less than a surface emission rate of alpha radiation of the protective compound (26). As a result, the semiconductor device (20) can be reliably protected against radiation-induced damage.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Elektronikmodul mit einem gegen ionisierende Strahlung geschützten Halbleiterbauelement sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul.The invention relates to an electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle. In particular, the invention relates to an electronic module with a protected against ionizing radiation semiconductor device and a transmission control unit with such an electronic module.

Stand der TechnikState of the art

Zur Steuerung von Getrieben, insbesondere Automatikgetrieben, in einem Kraftfahrzeug werden elektronische Getriebesteuereinheiten bzw. Getriebesteuermodule verwendet, die entweder im Inneren eines Getriebegehäuses als integrierte Getriebesteuereinheiten angeordnet sind oder von außen als Anbaumodule an das Getriebegehäuse montiert werden.For controlling transmissions, in particular automatic transmissions, in a motor vehicle, electronic transmission control units or transmission control modules are used, which are either arranged inside a transmission housing as integrated transmission control units or are mounted externally as add-on modules to the transmission housing.

Integrierte Getriebesteuereinheiten weisen in der Regel ein Elektronikmodul mit einer elektronischen Schaltung (sogenannte „transmission control unit“, TCU), wenigstens einen Sensor, mindestens eine Steckverbindung zum Anschluss an einen Fahrzeugkabelbaum und elektrische Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren auf.Integrated transmission control units usually have an electronic module with an electronic circuit (so-called "transmission control unit", TCU), at least one sensor, at least one connector for connection to a vehicle wiring harness and electrical interfaces for driving actuators.

Die elektronischen Schaltungen der Elektronikmodule können dabei diverse Bauelemente aufweisen, insbesondere Kondensatoren, Speicher, Leistungsendstufen, Widerstände und/oder Halbleiterchips bzw. Halbleiterbauelemente. Unter anderem aufgrund von Bauraumbeschränkungen werden für Halbleiterbauelemente sogenannte „Bare-Die-Bauelemente“, d.h. ungehäuste Silizium-Bauelemente bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente, eingesetzt.The electronic circuits of the electronic modules can have various components, in particular capacitors, memory, power amplifiers, resistors and / or semiconductor chips or semiconductor components. Due in part to space constraints, so-called "bare-die devices", i.e., bare-die devices, are used for semiconductor devices. unhoused silicon devices or ungehäuste semiconductor devices, used.

Um die elektronische Schaltungen und/oder die Elektronikmodule der integrierten Getriebesteuereinheiten z.B. gegen diese zumindest teilweise umspülendes Getriebefluid zu schützen, werden die elektronischen Schaltungen und/oder die Elektronikmodule durch eine Schutzmasse bzw. Moldmasse geschützt.To the electronic circuits and / or the electronic modules of the integrated transmission control units, e.g. To protect against this at least partially circulating transmission fluid, the electronic circuits and / or the electronic modules are protected by a protective compound or molding compound.

Ein derartiges Getriebesteuermodul ist in der DE 10 2011 088 969 A1 offenbart.Such a transmission control module is in the DE 10 2011 088 969 A1 disclosed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein zuverlässiges, robustes und/oder kostengünstig produzierbares Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul bereitzustellen.Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to provide a reliable, robust and / or cost-producible electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle and a transmission control unit with such an electronic module.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit vorgeschlagen. Das Elektronikmodul weist ein Leiterplattenelement mit einer elektronischen Schaltung auf, wobei die elektronische Schaltung auf einer Montagefläche des Leiterplattenelements angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement aufweist, welches mit einer Kontaktfläche auf der Montagefläche angeordnet ist. Die elektronische Schaltung ist vollständig von einer Schutzmasse bedeckt. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auf einer der Kontaktfläche entgegengesetzt angeordneten Oberfläche des Halbleiterbauelements eine Schutzschicht zum Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse ist. Die Schutzschicht kann dabei die Oberfläche des Halbleiterbauelements vollflächig oder nur teilweise bedecken.According to a first aspect of the invention, an electronic module for a transmission control unit is proposed. The electronic module has a printed circuit board element with an electronic circuit, wherein the electronic circuit is arranged on a mounting surface of the printed circuit board element and has at least one ungehäustes semiconductor device, which is arranged with a contact surface on the mounting surface. The electronic circuit is completely covered by a protective compound. The electronic module according to the invention is characterized in particular in that a protective layer for protecting the semiconductor component against ionizing radiation is arranged on a contact surface oppositely arranged surface of the semiconductor device, wherein the protective layer has a surface emission rate of alpha radiation, which is less than a surface emission rate of alpha radiation of the protective composition , The protective layer can cover the surface of the semiconductor device over the entire surface or only partially.

Die Schutzmasse kann etwa zum Schutz der elektronischen Schaltung gegen Getriebefluid vorgesehen sein. In der Schutzmasse können jedoch instabile Nuklide und/oder instabile Isotope, wie z.B. 238U und/oder 234U, enthalten sein, welche in einer Zerfallsreihe unter Emission ionisierender Strahlung in stabile Isotope zerfallen können. Dabei können insbesondere Alphateilchen bzw. Alphastrahlung, d.h. Heliumkerne, emittiert werden. Trifft ein Alphateilchen auf das ungehäuste Halbleiterbauelement kann es durch Deposition der Energie des Alphateilchens in dem Halbleiterbauelement beispielsweise zu einer lokalen, hardwaremäßigen Schädigung, etwa zum Trennen einer Leiterbahnstruktur, des Halbleiterbauelements kommen (sogenannte single event effects). Auch können etwa kapazitive Speicherbits in dem Halbleiterbauelement von 0 auf 1 oder umgekehrt gesetzt werden. Eine derartige softwaremäßige Schädigung wird häufig als strahleninduzierter „soft error“ bezeichnet.The protective compound may be provided for protecting the electronic circuit against transmission fluid. In the protective composition, however, unstable nuclides and / or unstable isotopes, such as 238 U and / or 234 U, may be included, which can decay in a decay series under emission of ionizing radiation into stable isotopes. In particular, alpha particles or alpha radiation, ie helium nuclei, can be emitted. If an alpha particle strikes the unhoused semiconductor component, the deposition of the energy of the alpha particle in the semiconductor component may result, for example, in a local, hardware-related damage, for example for separating a conductor track structure of the semiconductor component (so-called single event effects). Also, about capacitive storage bits in the semiconductor device can be set from 0 to 1 or vice versa. Such software damage is often referred to as a radiation-induced "soft error".

Eine Möglichkeit der Vermeidung obengenannter strahleninduzierter Schädigungen des Halbleiterbauelements kann etwa ein Einsatz einer Schutzmasse mit hoher Reinheit sein, d.h. einer Schutzmasse mit wenig instabilen und Alpha-Teilchen emittierenden Isotopen pro Volumen- bzw. Masseneinheit der Schutzmasse. Als Maß für eine Reinheit der Schutzmasse kann die Flächenemissionsrate von Alpha-Teilchen herangezogen werden, welche in Einheiten von counts bzw. Zerfällen pro Zeiteinheit und Fläche (z.B. counts/(h cm2) bzw. 1/(h cm2) bzw. counts per hora/cm2 bzw. cph/cm2) angegeben werden kann. Derartige Schutzmassen können jedoch mit erheblichen Materialkosten verbunden sein. Ferner weist die elektronische Schaltung meist auch elektronische Bauelemente auf, welche beispielsweise aufgrund ausreichend großer Leitungsbahnstrukturen des Bauelements strahlenunempfindlich sind und/oder welche ein eigenes Gehäuse aufweisen, wie es beispielsweise bei sogenannten „surface mounted devices“ bzw. SMD-Bauelementen der Fall sein kann. Derartige Bauelemente müssen daher nicht zwingend mit einer kostenintensiven Schutzmasse gegen von dieser emittierter Strahlung geschützt werden.One way of avoiding the above-mentioned radiation-induced damage to the semiconductor device may be, for example, use of a protective compound with high purity, ie a protective compound with little unstable and alpha-particle emitting isotopes per unit volume or mass of the protective compound. As a measure of a purity of the protective composition, the surface emission rate of alpha particles can be used, which in units of counts or decays per unit time and area (eg counts / (h cm 2 ) or 1 / (h cm 2 ) or counts per hora / cm 2 or cph / cm 2 ) can be. However, such protective compounds can be associated with considerable material costs. Furthermore, the electronic circuit usually also has electronic components which, for example, are insensitive to radiation due to sufficiently large conductor path structures of the component and / or which have their own housing, as may be the case, for example, in so-called "surface mounted devices" or SMD components. Therefore, such components do not necessarily have to be protected against costly radiation by a costly protective compound.

Für z.B. rund 90 nm große Leiterbahnstrukturen kann in der Regel eine Reinheit bzw. Qualität der Schutzmasse von rund 0,01 cts/(h cm2) ausreichend sein. Dagegen kann für rund 40 nm große Leiterbahnstruktur von unter 0,01 cts/(h cm2) (sogenannte low-alpha Schutzmasse) und sogar von rund 0,001 cts/(h cm2) (sogenannte ultra-low-alpha oder super-low-alpha Schutzmasse) ausgegangen werden. Die Kosten derartiger hochreiner Schutzmassen können, sofern diese überhaupt verfügbar sind, mitunter z.B. doppelt so hoch sein. Ferner sind derartige hochreine Schutzmassen meist nicht in Kombination weiterer Eigenschaften bzw. weiterer an die Schutzmasse gestellten Anforderungen verfügbar, wie etwa einem spezifischen thermischen Expansionskoeffizienten („coefficient of thermal expansion“, CTE) und/oder einer geforderten Widerstandsfähigkeit gegen z.B. Getriebeöl.For example, for about 90 nm large interconnect structures, a purity or quality of the protective composition of about 0.01 cts / (h cm 2 ) may be sufficient. On the other hand, for about 40 nm large interconnect structure of less than 0.01 cts / (h cm 2 ) (so-called low-alpha protection mass) and even of about 0.001 cts / (h cm 2 ) (so-called ultra-low-alpha or super-low -alpha protective compound) are assumed. The cost of such high-purity protective compositions, if they are even available, sometimes be twice as high. Furthermore, such high-purity protective compositions are usually not available in combination with other properties or further requirements imposed on the protective compound, such as a specific coefficient of thermal expansion (CTE) and / or a required resistance to, for example, gear oil.

Erfindungsgemäß wird durch die Schutzschicht ein direkter mechanischer Kontakt der Schutzmasse mit der Oberfläche des Halbleiterbauelements vermieden. Ferner werden von instabilen Isotopen der Schutzmasse emittierte Alphateilchen in der Schutzschicht absorbiert, so dass eine strahleninduzierte Schädigung des Halbleiterbauelements vermieden werden kann. Durch die erfindungsgemäße Abschirmung bzw. den Schutz des ungehäusten Halbleiterbauelements mit Hilfe der Schutzschicht, welche eine kleinere Flächenemissionsrate von Alphateilchen als die Schutzmasse aufweist, kann so gezielt und lokal begrenzt ein umfassender Schutz des Halbleiterbauelements bereitgestellt werden, ohne dass beispielsweise die komplette elektronische Schaltung mit einer kostenintensiven hochreinen Schutzmasse geschützt werden müsste. Insgesamt kann somit ein zuverlässig arbeitendes und robustes Elektronikmodul bereitgestellt werden und Produktions- sowie Materialkosten des Elektronikmoduls können eingespart bzw. durch den lokal begrenzten Einsatz hochreiner Schutzmasse gering gehalten werden.According to the invention, a direct mechanical contact of the protective compound with the surface of the semiconductor component is avoided by the protective layer. Furthermore, alpha particles emitted by unstable isotopes of the protective mass are absorbed in the protective layer, so that radiation-induced damage to the semiconductor component can be avoided. The shielding according to the invention or the protection of the unhoused semiconductor component with the aid of the protective layer, which has a smaller surface emission rate of alpha particles than the protective composition, can thus provide targeted and locally limited comprehensive protection of the semiconductor component, without, for example, the complete electronic circuit having a cost-intensive high-purity protection mass would have to be protected. Overall, thus a reliable working and robust electronic module can be provided and production and material costs of the electronic module can be saved or kept low by the local limited use of high purity protective compound.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Zunehmende Miniaturisierung der elektronischen Schaltung und/oder der Bauelemente der elektronischen Schaltung kann feinere Strukturen im Silizium der Bauelemente bzw. in dem ungehäusten Halbleiterbauelement bedingen, welches beispielsweise einen Mikrocontroller, einen Logik-Baustein und/oder einen Stromregler-ASIC aufweisen kann. Aktuell haben Mikrocontroller-Silizium-Waver bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente bzw. Chips eine Leiterbahnstruktur von rund 90 nm. Neue Generationen dieser Bauelemente können Strukturen in einem Bereich von rund 40 nm aufweisen. Die aus dem Waver herausgelösten und in Form ungehäuster Halbleiterbauelemente vereinzelten Schaltungen werden häufig Bare-Dies genannt. Diese werden z.B. mit Pin-Reihen durch Bonddrähte verbunden und in einem Mold-Werkzeug mit Duroplast ummoldet bzw. umgossen. Das Ergebnis sind sogenannte „integrated circuits“ (IC’s), d.h. gehäuste Halbleiterbauelemente, wie etwa SMD-Bauelemente. Insbesondere zur Herstellung kleiner elektronischer Schaltungen bzw. zur Herstellung kompakter Elektronikmodule werden die Bare-Dies auch ohne Gehäuse auf dem Leiterplattenelement, etwa einem „printed circuit board“ (PCB), einer High-Density-Interconnect-Leiterplatte (HDI-PCB), einem „low-temperature cofired ceramics“ (LTCC) Substrat oder einem „high-temperature cofired ceramics“ (HTCC) Substrat aufgeklebt, gebondet und/oder aufgelötet. Ideas for embodiments of the present invention may be considered, inter alia, as being based on the thoughts and findings described below. Increasing miniaturization of the electronic circuit and / or the components of the electronic circuit can cause finer structures in the silicon of the components or in the unpackaged semiconductor component, which may have, for example, a microcontroller, a logic module and / or a current regulator ASIC. Currently, microcontroller silicon wafers or unhoused semiconductor components or chips have a printed conductor structure of approximately 90 nm. New generations of these components may have structures in a range of approximately 40 nm. The detached from the wafer and in the form of unhoused semiconductor devices isolated circuits are often called bare dies. These are e.g. connected with pin rows by bonding wires and ummoldet in a mold mold with thermosetting plastic or cast. The result is so-called "integrated circuits" (IC's), i. housed semiconductor devices, such as SMD devices. In particular, for the production of small electronic circuits or for the production of compact electronic modules, the bare dies also without housing on the circuit board element, such as a "printed circuit board" (PCB), a high-density interconnect PCB (HDI-PCB), a "Low-temperature cofired ceramics" (LTCC) substrate or a "high-temperature cofired ceramics" (HTCC) substrate glued, bonded and / or soldered.

Diese Bauelemente können für den Einsatz in einer Getriebesteuereinheit mit der Schutzmasse und gegebenenfalls mit einem Deckel gegen die Umgebung wie Luft, Öl und/oder Kraftstoff, geschützt werden. Auch die komplette elektronische Schaltung und/oder das Elektronikmodul als Getriebesteuergerät bzw. Getriebesteuereinheit kann z.B. mit Duroplast als Schutzmasse ummoldet bzw. vergossen werden. In einer neuen Generation von integrierten Getriebesteuereinheiten kann das Molden durch Dispensen bzw. Aufsprühen, beispielsweise einer epoxidharzbasierten Schutzmasse, ersetzt werden. In jedem Fall können die als Schutzmasse eingesetzten Duroplaste und/oder epoxidharzbasierten Materialien instabile mineralische Füllstoffe enthalten, welche die Alpha-Strahlung aussenden können. Alpha-Strahlung entsteht dabei spontan in einem statistischen Prozess. In einem typischen Werkstoff eines Elektronikmoduls können Alphateilchen eine mittlere Reichweite von z.B. rund 1 mm aufweisen. Sie können jedoch von dünnen Schichten wie 80 µm dickes Papier und/oder dünnen Kunststoffen und/oder Metallen aufgehalten werden. Trifft ein Alphateilchen ein Halbleiterbauelement mit einer Leiterbahnstruktur von rund 40 nm, so können, wie oben beschrieben, hardwaremäßige und/oder softwaremäßige Schädigungen des Halbleiterbauelements auftreten. Derartige Schädigungen können wiederum eine Fehlfunktion des Elektronikmoduls zur Folge haben.These components can be protected for use in a transmission control unit with the protective compound and optionally with a lid against the environment such as air, oil and / or fuel. The complete electronic circuit and / or the electronic module as a transmission control unit or transmission control unit can also be used e.g. ummoldet or potted with Duroplast as a protective mass. In a new generation of integrated transmission control units, the Molden can be replaced by dispensing, for example an epoxy-based protective compound. In any case, the thermosets and / or epoxy resin-based materials used as a protective composition can contain unstable mineral fillers which can emit the alpha radiation. Alpha radiation arises spontaneously in a statistical process. In a typical electronic module material, alpha particles may have an average range of e.g. around 1 mm. However, they can be stopped by thin layers such as 80 μm thick paper and / or thin plastics and / or metals. If an alpha particle strikes a semiconductor component with a conductor track structure of approximately 40 nm, as described above, hardware-related and / or software-related damage to the semiconductor component may occur. Such damage can in turn have a malfunction of the electronic module result.

Durch die erfindungsgemäße Abschirmung des ungehäusten Halbleiterbauelements durch die Schutzschicht kann in vorteilhafter Weise eine eingesetzte Menge einer kostenintensiven, hochreinen Schutzmasse gering gehalten werden. Die elektronische Schaltung kann so mit einer Schutzmasse mit einer Flächenemissionsrate von z.B. größer oder gleich 0,1 cts/(h cm2) umfassend geschützt werden, was mit einer erheblichen Kostenersparnis verbunden sein kann. Due to the inventive shielding of the unhoused semiconductor component by the protective layer, an amount of a costly, high-purity protective compound can be kept low in an advantageous manner. The electronic circuit can thus be comprehensively protected with a protective compound having a surface emission rate of, for example, greater than or equal to 0.1 cts / (h cm 2 ), which can be associated with considerable cost savings.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bedeckt die Schutzschicht einen Zentralbereich der Oberfläche des Halbleiterbauelements, wobei der Zentralbereich von einem mit wenigstens einem freiliegenden Bonddraht kontaktierten Randbereich der Oberfläche begrenzt ist. Mit anderen Worten ist die Schutzschicht in einem Bereich der Oberfläche angeordnet bzw. deckt diese einen Bereich ab, welcher innerhalb des außenliegenden Bonddrahtes als Verbindungsbond zum Leiterplattenelement liegen kann, so dass die Schutzschicht nicht in mechanischem Kontakt mit dem Bonddraht stehen kann. Dadurch kann eine Gefahr von Lufteinschlüssen und/oder ein Abheben des Bonddrahtes etwa durch den sogenannten Kirkendall-Effekt vermieden werden. Insgesamt kann so ein robustes und zuverlässig arbeitendes Elektronikmodul bereitgestellt werden.According to one embodiment of the invention, the protective layer covers a central region of the surface of the semiconductor component, wherein the central region is delimited by an edge region of the surface which is in contact with at least one exposed bonding wire. In other words, the protective layer is arranged in a region of the surface or covers an area which may lie within the outer bonding wire as a bonding bond to the printed circuit board element, so that the protective layer can not be in mechanical contact with the bonding wire. As a result, a risk of air inclusions and / or lifting of the bonding wire can be avoided, for example, by the so-called Kirkendall effect. Overall, such a robust and reliable electronic module can be provided.

Ist dagegen das Halbleiterbauelement z.B. mittels Lötkügelchen an der Kontaktfläche elektrisch mit dem Leiterplattenelement verbunden, so kann die Schutzschicht vollflächig die Oberfläche des Halbleiterbauelements bedecken. Auch in diesem Fall sollte jedoch ein Bedecken einer Flanke des Halbleiterbauelements mit der Schutzschicht vermieden werden, um z.B. Lufteinschlüsse zwischen der Kontaktfläche und der Montagefläche und/oder einen durch Lotkorrosion bedingten Ausfall des Elektronikmoduls zu vermeiden.On the other hand, if the semiconductor device is e.g. electrically connected to the printed circuit board element by means of solder balls at the contact surface, the protective layer can cover the entire surface of the semiconductor component. However, in this case as well, covering of an edge of the semiconductor device with the protective layer should be avoided, e.g. To avoid air pockets between the contact surface and the mounting surface and / or a failure of the electronic module caused by solder corrosion.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzschicht eine Dicke von wenigstens 20 µm und höchstens 2,5 mm auf. Die Dicke der Schutzschicht kann beispielsweise rund 1 mm betragen. Die Dicke der Schutzschicht sollte wenigstens einen Wert einer mittleren Reichweite von Alphateilchen in dem Material der Schutzschicht aufweisen, so dass Alphateilchen zuverlässig in der Schutzschicht absorbiert bzw. gestoppt werden können.According to one embodiment of the invention, the protective layer has a thickness of at least 20 μm and at most 2.5 mm. The thickness of the protective layer may be, for example, about 1 mm. The thickness of the protective layer should have at least a value of mean range of alpha particles in the material of the protective layer, so that alpha particles can be reliably absorbed in the protective layer.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzschicht kleiner oder gleich 0,01 cph/cm2. Dadurch kann eine Schädigung des Halbleiterbauelements durch Zerfall von in dem Material der Schutzschicht enthaltenen instabilen Isotopen vermieden werden.According to one embodiment of the invention, the surface emission rate of alpha radiation of the protective layer is less than or equal to 0.01 cph / cm 2 . As a result, damage to the semiconductor device due to decomposition of unstable isotopes contained in the material of the protective layer can be avoided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzschicht lichthärtend, z.B. UV-lichthärtend, und/oder wärmehärtend, z.B. durch Infrarotstrahlung. Dadurch kann die Schutzschicht während der Fertigung des Elektronikmoduls schnell und zuverlässig vorvernetzt und/oder zumindest teilweise ausgehärtet werden, so dass eine Vermischung der Schutzmasse mit dem Material der Schutzschicht sowie ein direkter mechanischer Kontakt der Schutzmasse mit der Oberfläche des Halbleiterbauelements vermieden werden kann.According to one embodiment of the invention, the protective layer is light-curing, e.g. UV-curing, and / or thermosetting, e.g. by infrared radiation. As a result, the protective layer can be pre-crosslinked quickly and reliably during production of the electronic module and / or at least partially cured so that mixing of the protective compound with the material of the protective layer and direct mechanical contact of the protective compound with the surface of the semiconductor component can be avoided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzschicht epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber, und/oder Acrylkleber auf. Derartige Materialien können insbesondere im Hinblick auf eine schnelle Aushärtung vorteilhaft sein, wodurch etwa Herstellungskosten eingespart werden können. Auch Bare-Die-Kleber, mithilfe derer etwa die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements auf der Montagefläche des Leiterplattenelements fixiert sein kann, können als Schutzschicht auf die Oberfläche des Halbleiterbauelements aufgetragen werden. Derartige Klebstoffe werden häufig als „Anisotropic Conductive Film (ACF)“ oder „Anisotropic Conductive Adhesive“ (ACA) bezeichnet und können sich durch eine hohe Reinheit bezüglich Alphastrahlen emittierender Isotope auszeichnen.According to one embodiment of the invention, the protective layer comprises epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive, and / or acrylic adhesive. Such materials may be particularly advantageous in terms of rapid curing, which can be about manufacturing costs saved. Bare-die adhesives, by means of which, for example, the contact surface of the semiconductor component can be fixed on the mounting surface of the printed circuit board element, can also be applied to the surface of the semiconductor component as a protective layer. Such adhesives are often referred to as "Anisotropic Conductive Film (ACF)" or "Anisotropic Conductive Adhesive" (ACA) and can be distinguished by a high purity with respect to alpha-emitting isotopes.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Elektronikmodul ferner eine Schutzplatte zum Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung auf, wobei die Schutzplatte auf der auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordneten Schutzschicht angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Schutzschicht zum Befestigen der Schutzplatte auf dem Halbleiterbauelement dienen. Die Schutzplatte kann in vorteilhafter Weise einen umfassenden Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung bereitstellen und/oder den Schutz weiter erhöhen.According to one embodiment of the invention, the electronic module further has a protective plate for protecting the semiconductor component against ionizing radiation, wherein the protective plate is arranged on the protective layer arranged on the surface of the semiconductor component. In other words, the protective layer may serve to fix the protective plate on the semiconductor device. The protective plate can advantageously provide comprehensive protection of the semiconductor component against ionizing radiation and / or further increase the protection.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzplatte ein Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber auf. Die Schutzplatte sollte aus einem Material gefertigt sein, welches eine hohe Reinheit bezüglich Alphastrahlen emittierenden Isotopen hat. Die Schutzschicht selbst kann in diesem Fall verhältnismäßig dünn ausgebildet werden und im Wesentlichen zur Fixierung der Schutzplatte dienen. Beispielsweise kann die Schutzplatte aus dem Material der Schutzschicht durch Formen und Aushärten vorgefertigt werden und während der Fertigung des Elektronikmoduls auf der Oberfläche befestigt werden. Dadurch kann etwa eine Aushärtezeit der Schutzschicht verringert werden oder vollständig entfallen, da ein Vermischen des Materials der Schutzschicht und der Schutzmasse durch die Schutzplatte vermieden werden kann.According to one embodiment of the invention, the protective plate comprises a ceramic material, metal, a plastic, a duroplastic-based material, an epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive and / or acrylic adhesive. The protective plate should be made of a material having a high purity with respect to alpha-emitting isotopes. The protective layer itself can be made relatively thin in this case and essentially serve for fixing the protective plate. For example, the protective sheet of the material of the protective layer can be prefabricated by molding and curing and fixed on the surface during manufacture of the electronic module. As a result, about a curing time of the protective layer can be reduced or completely omitted, since mixing of the material of the protective layer and the protective material can be avoided by the protective plate.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Getriebesteuereinheit. Die Getriebesteuereinheit weist ein Elektronikmodul, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, und eine Trägerplatte auf. Das Leiterplattenelement des Elektronikmoduls ist mit einer der Montagefläche entgegengesetzt angeordneten Fläche auf der Trägerplatte angeordnet, wobei die Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden. Mit anderen Worten kann es sich bei der Getriebesteuereinheit um eine integrierte Getriebesteuereinheit bzw. ein integriertes Getriebesteuergerät handeln, welches innerhalb eines Getriebegehäuses z.B. in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann.Another aspect of the invention relates to a transmission control unit. The transmission control unit has an electronic module as described above and described below, and a carrier plate. The printed circuit board element of the electronic module is arranged with a surface arranged opposite to the mounting surface on the carrier plate, wherein the transmission control unit is designed to be surrounded by a transmission fluid. In other words, the transmission control unit may be an integrated transmission control unit or an integrated transmission control unit, which is mounted within a transmission housing, e.g. can be installed in a motor vehicle.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Getriebesteuereinheit eine das Leiterplattenelement ringförmig umschließende Leiterplatte und/oder eine Flexfolie auf, wobei das Leiterplattenelement elektrisch mit der Leiterplatte und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.According to one embodiment of the invention, the transmission control unit has a printed circuit board element annularly enclosing printed circuit board and / or a flex foil, wherein the circuit board element is electrically contacted with the printed circuit board and / or the flex foil.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls und/oder einer Getriebesteuereinheit, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben.Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing an electronic module and / or a transmission control unit, as described above and below.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the drawings nor the description are to be construed as limiting the invention.

1 zeigt eine Getriebesteuereinheit 10 mit einem Elektronikmodul 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a transmission control unit 10 with an electronics module 12 according to an embodiment of the invention.

2A bis 5 zeigen jeweils ein Elektronikmodul gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 2A to 5 each show an electronic module according to embodiments of the invention.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Getriebesteuereinheit 10 weist eine Trägerplatte 11 auf, auf der eine Leiterplatte 13 mit einer Ausnehmung bzw. Aussparung 15 befestigt ist. In der Aussparung 15 ist das Elektronikmodul 12 angeordnet, so dass die Leiterplatte 13 das Elektronikmodul 12 im Wesentlichen ringförmig umschließt. Die Leiterplatte 13 kann etwa eine PCB-Platte und/oder eine Flexfolie zur elektrischen Kontaktierung von Komponenten der Getriebesteuereinheit 10 und/oder zur elektrischen Kontaktierung des Elektronikmoduls 12 aufweisen.The transmission control unit 10 has a carrier plate 11 on, on a circuit board 13 with a recess or recess 15 is attached. In the recess 15 is the electronics module 12 arranged so that the circuit board 13 the electronic module 12 surrounds substantially annular. The circuit board 13 may be about a PCB plate and / or a flex foil for electrically contacting components of the transmission control unit 10 and / or for electrical contacting of the electronic module 12 exhibit.

Auf der Leiterplatte 13 sind ferner elektronische/elektrische Komponenten 17 der Getriebesteuereinheit 10 angeordnet. Die Komponenten 17 können beispielsweise Sensoren, Stecker, Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren und/oder andere Bauelemente sein, welche mit der Leiterplatte 13 elektrisch verbunden sein können.On the circuit board 13 are also electronic / electrical components 17 the transmission control unit 10 arranged. The components 17 For example, sensors, plugs, interfaces for driving actuators and / or other components that are connected to the printed circuit board 13 can be electrically connected.

Die Leiterplatte 13 ist mit einer Seite 19 auf der Trägerplatte 11 angeordnet und fixiert. Beispielsweise kann die Leiterplatte 13 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein. Im Bereich der Ausnehmung 15 liegt das Elektronikmodul 12 mit einer Fläche 21 vollflächig auf der Trägerplatte 11 auf. Die Fläche 21 des Elektronikmoduls 12 kann dabei eine Fläche 21 eines Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 bezeichnen. Die Trägerplatte 11 kann insbesondere als Kühlkörper für das Elektronikmodul 12 und/oder die Getriebesteuereinheit 10 dienen und zum Abführen von Wärme dienen. Auch das Elektronikmodul 12 kann mit der Fläche 21 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein.The circuit board 13 is with a page 19 on the carrier plate 11 arranged and fixed. For example, the circuit board 13 on the carrier plate 11 soldered, glued and / or welded. In the area of the recess 15 is the electronics module 12 with a surface 21 full surface on the support plate 11 on. The area 21 of the electronic module 12 can do an area 21 a printed circuit board element 14 of the electronic module 12 describe. The carrier plate 11 can in particular as a heat sink for the electronic module 12 and / or the transmission control unit 10 serve and serve to dissipate heat. Also the electronic module 12 can with the area 21 on the carrier plate 11 soldered, glued and / or welded.

Das Leiterplattenelement 14 kann etwa ein PCB-Leiterplattenelement, ein HDI-Leiterplattenelement, ein LTCC-Substrat und/oder ein HTCC-Substrat aufweisen.The circuit board element 14 For example, it may include a PCB board element, an HDI board element, an LTCC substrate, and / or an HTCC substrate.

Auf einer der Fläche 21 des Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 entgegengesetzt angeordneten Montagefläche 16 des Leiterplattenelements 14 ist eine elektronische Schaltung 18 angeordnet. Die elektronische Schaltung 18 kann z.B. ein SMD-Bauelement, einen Kondensator, einen Widerstand und/oder andere elektronische Bauelemente aufweisen. Ferner weist die elektronische Schaltung 18 wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement 20 auf, welches mit einer Kontaktfläche 22 auf der Montagefläche 16 angeordnet und befestigt ist, z.B. geklebt und/oder gelötet. Das Halbleiterbauelement 20 ist mit freiliegenden Bonddrähten 24 elektrisch mit dem Leiterplattenelement 14 kontaktiert. Die Bonddrähte 24 ragen dabei von einer Außenfläche des Halbleiterbauelements 20 und/oder von der Montagefläche 16 ab, weshalb die Bonddrähte 24 als „freiliegend“ erachtet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann das Halbleiterbauelement 20 z.B. als „Ball Grid Array“ (BGA) Baustein und/oder „System in Package“ (SiP) ausgeführt sein und die Kontaktfläche 22 kann über Lötkügelchen mit dem Leiterplattenelement 14 elektrisch kontaktiert sein (z.B. Waver Level Package oder Flip Chips).On one of the surface 21 of the printed circuit board element 14 of the electronic module 12 opposite arranged mounting surface 16 of the printed circuit board element 14 is an electronic circuit 18 arranged. The electronic circuit 18 For example, it may include an SMD device, a capacitor, a resistor, and / or other electronic devices. Furthermore, the electronic circuit 18 at least one ungehäustes semiconductor device 20 on, which with a contact surface 22 on the mounting surface 16 is arranged and fixed, for example, glued and / or soldered. The semiconductor device 20 is with exposed bonding wires 24 electrically with the circuit board element 14 contacted. The bonding wires 24 protrude from an outer surface of the semiconductor device 20 and / or from the mounting surface 16 which is why the bonding wires 24 can be considered "exposed". Alternatively or additionally, the semiconductor component 20 For example, be designed as a "ball grid array" (BGA) device and / or "system in package" (SiP) and the contact surface 22 can be soldered with the PCB element 14 be electrically contacted (eg Waver Level Package or flip chips).

Das Elektronikmodul 12 ist ferner über Bonddrähte 23 mit der Leiterplatte 13 der Getriebesteuereinheit 10 elektrisch kontaktiert. Das Elektronikmodul 12 kann jedoch auch mit einer geeigneten anderen elektrischen Verbindung, z.B. über eine Flexfolie, mit der Leiterplatte 13 verbunden sein. Ferner kann das Leiterplattenelement 14 des Elektronikmoduls 12 Teil der Leiterplatte 13 sein. Mit anderen Worten kann die Getriebesteuereinheit 10 eine durchgehende, gemeinsame Leiterplatte 13 aufweisen, auf welcher die Komponenten des Elektronikmoduls 12 angeordnet sein können. The electronics module 12 is also via bonding wires 23 with the circuit board 13 the transmission control unit 10 electrically contacted. The electronics module 12 However, with a suitable other electrical connection, for example via a flex foil, with the circuit board 13 be connected. Furthermore, the printed circuit board element 14 of the electronic module 12 Part of the circuit board 13 be. In other words, the transmission control unit 10 a continuous, common circuit board 13 on which the components of the electronic module 12 can be arranged.

Die elektronische Schaltung 18 ist vollständig von einer Schutzmasse 26 zum Schutz gegen äußere Einflüsse und/oder Getriebefluid bedeckt. Auch die Bonddrähte 23 und/oder ein an das Elektronikmodul 12 angrenzender Bereich der Leiterplatte 13 bzw. die in diesem Bereich angeordneten elektronische Bauteile können vollständig von der Schutzmasse 26 bedeckt sein. Die Schutzmasse 26 kann beispielsweise ein Silikongel, ein epoxidharzbasiertes Material und/oder einen Schutzlack enthalten. Die Schutzmasse 26 kann eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen von größer oder gleich 0,01 cph/cm2 aufweisen. Die Schutzmasse 26 kann etwa durch Dispensen, Aufsprühen, Druckgussspritzen, Transfer-Molden und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Auch kann die Schutzmasse 26 in einem Dam & Fill-Verfahren mit zwei unterschiedlich viskosen Werkstoffen aufgetragen werden.The electronic circuit 18 is completely from a protective compound 26 covered for protection against external influences and / or transmission fluid. Also the bonding wires 23 and / or on to the electronics module 12 adjacent area of the circuit board 13 or arranged in this area electronic components can completely from the protective mass 26 be covered. The protective mass 26 For example, it may contain a silicone gel, an epoxy resin-based material, and / or a resist. The protective mass 26 may have a surface emission rate of alpha particles of greater than or equal to 0.01 cph / cm 2 . The protective mass 26 can be applied by dispensing, spraying, die casting, transfer molding and / or pouring. Also, the protective mass 26 in a Dam & Fill process with two different viscous materials are applied.

Auf einer der Kontaktfläche 20 entgegengesetzt angeordneten Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 ist eine Schutzschicht 30 zum Schutz des Halbleiterbauelements 20 gegen ionisierende Strahlung, insbesondere gegen Alphastrahlung bzw. Alphateilchen, angeordnet. Die ionisierende Strahlung kann durch Zerfall von in der Schutzmasse 26 enthaltenen instabilen Isotopen freigesetzt bzw. emittiert werden. Die Schutzschicht 30 bedeckt dabei einen Zentralbereich 32 der Oberfläche 28, welcher von einem Randbereich 34 begrenzt ist, in welchem die Bonddrähte 24 das Halbleiterbauelement 20 kontaktieren bzw. angeordnet sind. Mit anderen Worten bedeckt die Schutzschicht 30 nicht die Bonddrähte 24 und ist nur innerhalb der außenliegenden Bonddrähte 24 auf die Oberfläche 28 aufgetragen, so dass Lufteinschlüsse an den Bonddrähten 24 und/oder etwa ein Ausfall des Elektronikmoduls 12 durch den Kirkendall-Effekt vermieden werden können.On one of the contact surface 20 oppositely arranged surface 28 of the semiconductor device 20 is a protective layer 30 to protect the semiconductor device 20 against ionizing radiation, in particular against alpha radiation or alpha particles, respectively. The ionizing radiation can be caused by decay of in the protective mass 26 contained unstable isotopes released or emitted. The protective layer 30 covers a central area 32 the surface 28 which is from a border area 34 is limited, in which the bonding wires 24 the semiconductor device 20 contact or arranged. In other words, the protective layer covers 30 not the bond wires 24 and is only inside the outer bonding wires 24 on the surface 28 applied so that air pockets on the bond wires 24 and / or about a failure of the electronic module 12 can be avoided by the Kirkendall effect.

Die Schutzschicht 30 bzw. das Material der Schutzschicht 30 weist eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen auf, welche kleiner als die Flächenemissionsrate von Alphateilchen der Schutzmasse 26 ist. Beispielsweise kann die Flächenemissionsrate der Schutzschicht kleiner oder gleich 0,01 cph/cm2. Die Schutzschicht 30 kann beispielsweise epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber enthalten.The protective layer 30 or the material of the protective layer 30 has an area emission rate of alpha particles smaller than the area emission rate of alpha particles of the protective mass 26 is. For example, the surface emission rate of the protective layer may be less than or equal to 0.01 cph / cm 2 . The protective layer 30 For example, it may contain epoxy resin based material, polyacrylate based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive and / or acrylic adhesive.

Um umfassenden Schutz gegen Alphateilchen bieten zu können, sollten Alphateilchen innerhalb der Schutzschicht 30 absorbiert werden. Eine Dicke der Schutzschicht 30 sollte daher wenigstens in einem Bereich einer mittleren freien Weglänge von Alphateilchen in dem Material der Schutzschicht 30 liegen. Die Dicke der Schutzschicht 30 kann z.B. wenigstens 20 µm und höchstens 2,5 mm betragen. Typicherweise kann die Dicke der Schutzschicht 30 rund 1 mm betragen.In order to provide complete protection against alpha particles, alpha particles should be within the protective layer 30 be absorbed. A thickness of the protective layer 30 should therefore be at least in a range of mean free path of alpha particles in the material of the protective layer 30 lie. The thickness of the protective layer 30 may for example be at least 20 microns and not more than 2.5 mm. Typically, the thickness of the protective layer 30 around 1 mm.

2A bis 2C zeigen ein Elektronikmodul 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere illustrieren die 2A bis 2C Prozessschritte zur Herstellung des Elektronikmoduls 12. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der 2A bis 2C dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie das Elektronikmodul 12 der 1. 2A to 2C show an electronics module 12 according to an embodiment of the invention. In particular, the illustrate 2A to 2C Process steps for the production of the electronic module 12 , Unless otherwise described, the electronics module 12 of the 2A to 2C have the same elements and features as the electronics module 12 of the 1 ,

Im Zentralbereich 32 zwischen den Bonddrähten 24 bzw. dem Randbereich 34, in welchem die Bonddrähte 24 das Halbleiterbauelement 20 kontaktieren, wird das Material der Schutzschicht 30 auf die Oberfläche 28 in fließfähiger Form mit einer geeigneten Auftragvorrichtung 29 aufgetragen, beispielsweise aufgesprüht und/oder aufgegossen, wie in 2A gezeigt. Die Auftragvorrichtung 29 kann dabei relativ zum Halbleiterbauelement 20 bewegt werden.In the central area 32 between the bonding wires 24 or the border area 34 in which the bonding wires 24 the semiconductor device 20 contact, the material becomes the protective layer 30 on the surface 28 in flowable form with a suitable applicator 29 applied, for example, sprayed and / or poured, as in 2A shown. The applicator device 29 can relative to the semiconductor device 20 to be moved.

Die Schutzschicht 30 bzw. das Material Schutzschicht 30 kann lichthärtend und/oder wärmehärtend sein. Nach dem Auftragen der Schutzschicht 30 wird diese mit einer geeigneten Aushärtevorrichtung 31 z.B. mit UV-Licht, mit Infrarotstrahlung und/oder in einem Wärmeofen zumindest teilweise ausgehärtet, wie in 2B gezeigt. Aushärten mit UV-Licht ist z. B. bei polyacrylatbasiertem Material als Schutzschicht 30 möglich. Epoxidharzbasiertes Material als Schutzschicht 30 kann dagegen durch Wärme ausgehärtet werden, beispielsweise in einem Wärmeofen. Eine Aushärtedauer kann z.B. rund 1 Stunde bei 120°C für typische Epoxidharze betragen. Alternativ können schnellhärtende Materialien als Schutzschicht 30 eingesetzt werden, wie z.B. Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber, die mit einer Wärmelampe (Infrarotstrahlung) als Aushärtevorrichtung 31 zwischen 120 und 200 °C über z.B. rund 5 bis 50 Sekunden ausgehärtet werden können. Als Material für die Schutzschicht 30 ist ferner ein Bare-die-Kleber geeignet, wie er auch zum Befestigen des Halbleiterbauelements 20 auf der Montagefläche 16 zum Einsatz kommen kann. Vorteilhafter Weise kann zum einen die Kontaktfläche 22 des Halbleiterbauelements 20 mit dem Bare-Die-Kleber auf die Montagefläche 16 aufgeklebt werden und zum anderen kann derselbe Bare-Die-Kleber als Schutzschicht 30 auf die Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 aufgetragen werden. Derartige Bare-Die-Kleber werden häufig als „Anisotropic Conductive Film“ (ACF) bzw. „Anisotropic Conductive Adhesive“ (ACA) bezeichnet.The protective layer 30 or the material protective layer 30 may be light-curing and / or thermosetting. After applying the protective layer 30 This is done with a suitable curing device 31 For example, with UV light, with infrared radiation and / or at least partially cured in a heating furnace, as in 2 B shown. Curing with UV light is z. B. in polyacrylate-based material as a protective layer 30 possible. Epoxy-based material as a protective layer 30 however, can be cured by heat, for example in a heating oven. For example, a cure time may be about 1 hour at 120 ° C for typical epoxy resins. Alternatively, fast-curing materials can be used as a protective layer 30 can be used, such as epoxy adhesive, acrylic adhesive and / or acrylic adhesive, with a heat lamp (infrared radiation) as a curing device 31 between 120 and 200 ° C over about 5 to 50 seconds can be cured. As a material for the protective layer 30 Further, a bare-the-adhesive is suitable, as it also for fixing the semiconductor device 20 on the mounting surface 16 can be used. Advantageously, on the one hand, the contact surface 22 of the semiconductor device 20 with the bare-die glue on the mounting surface 16 on the other hand, the same bare-die Glue as a protective layer 30 on the surface 28 of the semiconductor device 20 be applied. Such bare-die adhesives are often referred to as "Anisotropic Conductive Film" (ACF) or "Anisotropic Conductive Adhesive" (ACA).

Das Material der Schutzschicht 30 sollte in jedem Fall low-alpha oder ultra-low-alpha Material mit einer Flächenemissionsrate von kleiner oder gleich 0,01 cph/cm2 sein.The material of the protective layer 30 should in any case be low-alpha or ultra-low-alpha material with a surface emission rate of less than or equal to 0.01 cph / cm 2 .

Ein thermischer Expansionskoeffizient (CTE) der Schutzschicht 30 sollte zwischen einem CTE des Halbleiterbauelements 20 und einem CTE der Schutzmasse 26 liegen. Da der CTE der Schutzmasse 26 bereits auf andere Bauteile der elektronischen Schaltung 18 angepasst sein kann, die wegen Unempfindlichkeit gegen Alphastrahlen nicht zwingend eine zusätzliche Schutzschicht benötigen, kann der CTE der Schutzschicht 30 optimiert werden, z.B. im Hinblick auf eine Haftung der Schutzschicht 30 am Halbleiterbauelement 20 oder auf Haftung an der Schutzmasse 26. Wenn die Schutzschicht 30 eine schlechtere Haftung am Halbleiterbauelement 20 als an der Schutzmasse 26 hat, sollte der CTE der Schutzschicht 30 näher am CTE des Halbleiterbauelements 20 liegen, um Scherkräfte zu minimieren und/oder die Adhäsion zu maximieren. Bei Verwendung eins ACF oder ACA als Schutzschicht kann der zugehörige CTE bereits optimal auf den CTE des Halbleiterbauelements 20 abgestimmt sein.A thermal expansion coefficient (CTE) of the protective layer 30 should be between a CTE of the semiconductor device 20 and a CTE of the protective compound 26 lie. Because the CTE of the protective mass 26 already on other components of the electronic circuit 18 may be adapted, which does not necessarily require an additional protective layer due to insensitivity to alpha rays, the CTE of the protective layer 30 be optimized, for example, in terms of adhesion of the protective layer 30 on the semiconductor device 20 or adhesion to the protective compound 26 , If the protective layer 30 a worse adhesion to the semiconductor device 20 as at the protective mass 26 has, the CTE should be the protective layer 30 closer to the CTE of the semiconductor device 20 to minimize shearing forces and / or to maximize adhesion. When using one ACF or ACA as a protection layer, the associated CTE can already optimally act on the CTE of the semiconductor device 20 be coordinated.

Nach dem zumindest teilweisen Aushärten der Schutzschicht 30 kann, wie in 2C gezeigt, die Schutzmasse 26 auf das Elektronikmodul 12 bzw. auf die elektronische Schaltung 18 aufgetragen werden. Die Schutzmasse 26 kann etwa durch Dispensen, Aufsprühen, Druckgussspritzen, Transfer-Molden und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Auch kann die Schutzmasse 26 in einem Dam & Fill-Verfahren mit zwei unterschiedlich viskosen Werkstoffen aufgetragen werden.After at least partial curing of the protective layer 30 can, as in 2C shown the protective mass 26 on the electronics module 12 or on the electronic circuit 18 be applied. The protective mass 26 can be applied by dispensing, spraying, die casting, transfer molding and / or pouring. Also, the protective mass 26 in a Dam & Fill process with two different viscous materials are applied.

3 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der 3 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der 1 bis 2C. 3 shows an electronics module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronics module 12 of the 3 have the same elements and features as the electronic modules 12 of the 1 to 2C ,

Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Elektronikmodul 12 vollständig mit Schutzmasse 26 vergossen. Das Elektronikmodul 12 ist mit z:B. Duroplastmaterial als Schutzmasse 26 unter Druck vergossen, wobei das Elektronikmodul 12 vollständig von der Schutzmasse umschlossen ist.At the in 3 the embodiment shown is the electronic module 12 completely with protective compound 26 shed. The electronics module 12 is with z: B. Duroplast material as protective compound 26 potted under pressure, the electronic module 12 is completely enclosed by the protective compound.

Über Verbindungsdrähte 36 kann das Elektronikmodul 12 mit weiteren Komponenten einer Getriebesteuereinheit 10 kontaktiert sein. Auch kann die gesamte Getriebesteuereinheit 10 wie in 3 gezeigt in Schutzmasse 26 vergossen sein, d.h. das in 3 gezeigte Elektronikmodul 12 kann sämtliche Komponenten der Getriebesteuereinheit 10 aufweisen bzw. kann das Elektronikmodul 12 der 3 eine Getriebesteuereinheit 10 bezeichnen.About connecting wires 36 can the electronics module 12 with other components of a transmission control unit 10 be contacted. Also, the entire transmission control unit 10 as in 3 shown in protective measures 26 to be shed, ie the in 3 shown electronic module 12 can all components of the transmission control unit 10 have or can the electronic module 12 of the 3 a transmission control unit 10 describe.

4 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der 4 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der vorangegangenen Figuren. 4 shows an electronics module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronics module 12 of the 4 have the same elements and features as the electronic modules 12 the previous figures.

Die Schutzschicht 30 der in 4 gezeigten Ausführungsform weist eine geringe Dicke von beispielsweise wenigen zehn µm auf und fungiert als Klebeschicht, mit Hilfe derer eine Schutzplatte 38 zum Schutz gegen ionisierende Strahlung auf der Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 fixiert und/oder befestigt ist. Die Schutzschicht 30 kann etwa Bare-Die-Kleber enthalten. Die Schutzplatte 38 deckt dabei zumindest den Zentralbereich 32 der Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 ab.The protective layer 30 the in 4 shown embodiment has a small thickness of, for example, a few tens of microns and acts as an adhesive layer, by means of which a protective plate 38 for protection against ionizing radiation on the surface 28 of the semiconductor device 20 fixed and / or fixed. The protective layer 30 may contain about bare-die glue. The protective plate 38 covers at least the central area 32 the surface 28 of the semiconductor device 20 from.

Um ausreichend Schutz gegen ionisierende Strahlung und insbesondere gegen Alphateilchen zu bieten, kann die Schutzplatte eine Dicke von rund 20 µm bis einige mm, typischerweise 1–2 mm, aufweisen.In order to provide sufficient protection against ionizing radiation and in particular against alpha particles, the protective plate may have a thickness of about 20 μm to a few mm, typically 1-2 mm.

Die Schutzplatte 38 kann ein Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber aufweisen. Z.B. kann die Schutzplatte 38 aus Keramik ähnlich einem LTCC-Substrat, einem low-alpha (0,01 cts/(h cm2)), einem ultra-low-alpha(0,001 cts/(h cm2)) Material, z.B. Duroplast-Material, und/oder aus Leiterplattenmaterial gefertigt sein.The protective plate 38 may include a ceramic material, metal, a plastic, a thermosetting-based material, an epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive and / or acrylic adhesive. For example, the protective plate 38 ceramic similar to an LTCC substrate, a low-alpha (0.01 cts / (h cm 2 )), an ultra-low-alpha (0.001 cts / (h cm 2 )) material, eg thermoset material, and / or be made of printed circuit board material.

Vorzugsweise weist die Schutzplatte 38 und/oder die Schutzschicht 30 einen thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) in einer Richtung parallel zu einem Normalenvektor der Oberfläche 28 bzw. die Montagefläche 16 auf, welcher annähernd identisch zu einem CTE der Schutzmasse 26 ist, so dass thermomechanische Spannungen an einer Grenzflache zur Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 gering gehalten werden können. Preferably, the protective plate 38 and / or the protective layer 30 a thermal expansion coefficient (CTE) in a direction parallel to a normal vector of the surface 28 or the mounting surface 16 which is approximately identical to a CTE of the protective compound 26 is so that thermomechanical stresses at a boundary surface to the surface 28 of the semiconductor device 20 can be kept low.

5 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der 5 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der vorangegangenen Figuren. 5 shows an electronics module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronics module 12 of the 5 have the same elements and features as the electronic modules 12 the previous figures.

Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement 20 als „Ball Grid Array“ (BGA) Baustein und/oder „System in Package“ (SiP) ausgeführt und die Kontaktfläche 22 ist über Lötkügelchen 40 mit dem Leiterplattenelement 14 elektrisch kontaktiert. At the in 5 the embodiment shown is the semiconductor device 20 executed as a "ball grid array" (BGA) device and / or "system in package" (SiP) and the contact surface 22 is over solder balls 40 with the circuit board element 14 electrically contacted.

Die Schutzschicht 30 überdeckt dabei die gesamte Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20, d.h. sie kann bis zu einer Außenkante 42 des Halbleiterbauelements 20 reichen. Um Lufteinschlüsse und/oder einen Ausfall des Elektronikmoduls 12 durch Lotkorrosion zu vermeiden, sollte die Schutzschicht 30 jedoch nicht an Flanken des Halbleiterbauelements 20 angeordnet sein. Ein Bereich zwischen Kontaktfläche 22 und Montagefläche kann etwa mit Schutzmasse 26 vergossen werden.The protective layer 30 covers the entire surface 28 of the semiconductor device 20 ie it can reach up to an outer edge 42 of the semiconductor device 20 pass. For air bubbles and / or a failure of the electronic module 12 by solder corrosion, the protective layer should be avoided 30 but not on flanks of the semiconductor device 20 be arranged. An area between contact area 22 and mounting surface may be about with protective ground 26 to be shed.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a multitude. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

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Claims (10)

Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10), aufweisend: ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18), wobei die elektronische Schaltung (18) auf einer Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, welches mit einer Kontaktfläche (22) auf der Montagefläche (16) angeordnet ist; wobei die elektronische Schaltung (18) vollständig von einer Schutzmasse (26) bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Kontaktfläche (22) entgegengesetzt angeordneten Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) eine Schutzschicht (30) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht (30) eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse (26) ist.Electronic module ( 12 ) for a transmission control unit ( 10 ), comprising: a printed circuit board element ( 14 ) with an electronic circuit ( 18 ), the electronic circuit ( 18 ) on a mounting surface ( 16 ) of the printed circuit board element ( 14 ) is arranged and at least one ungehäustes semiconductor device ( 20 ), which with a contact surface ( 22 ) on the mounting surface ( 16 ) is arranged; the electronic circuit ( 18 ) completely from a protective compound ( 26 ) is covered, characterized in that on one of the contact surface ( 22 ) oppositely arranged surface ( 28 ) of the semiconductor device ( 20 ) a protective layer ( 30 ) for protecting the semiconductor device ( 20 ) is arranged against ionizing radiation, wherein the protective layer ( 30 ) has a surface emission rate of alpha radiation which is less than a surface emission rate of alpha radiation of the protective composition ( 26 ). Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1, wobei die Schutzschicht (30) einen Zentralbereich (32) der Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) bedeckt, wobei der Zentralbereich (32) von einem mit wenigstens einem freiliegenden Bonddraht (24) kontaktierten Randbereich (34) der Oberfläche (28) begrenzt ist.Electronic module ( 12 ) according to claim 1, wherein the protective layer ( 30 ) a central area ( 32 ) of the surface ( 28 ) of the semiconductor device ( 20 ), the central area ( 32 ) of one with at least one exposed bonding wire ( 24 ) contacted edge area ( 34 ) of the surface ( 28 ) is limited. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schutzschicht (30) eine Dicke von wenigstens 20 µm und höchstens 2,5 mm aufweist.Electronic module ( 12 ) according to claim 1 or 2, wherein the protective layer ( 30 ) has a thickness of at least 20 μm and at most 2.5 mm. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzschicht (30) kleiner oder gleich 0,01 cph/cm2 ist.Electronic module ( 12 ) according to one of the preceding claims, wherein the surface emission rate of alpha radiation of the protective layer ( 30 ) is less than or equal to 0.01 cph / cm 2 . Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (30) lichthärtend und/oder wärmehärtend ist.Electronic module ( 12 ) according to any one of the preceding claims, wherein the protective layer ( 30 ) is light-curing and / or thermosetting. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (30) epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber, und/oder Acrylkleber enthält.Electronic module ( 12 ) according to any one of the preceding claims, wherein the protective layer ( 30 ) epoxy resin based material, polyacrylate based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive, and / or acrylic adhesive. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend: eine Schutzplatte (38) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung, wobei die Schutzplatte (38) auf der auf der Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) angeordneten Schutzschicht (30) angeordnet ist.Electronic module ( 12 ) according to one of the preceding claims, further comprising: a protective plate ( 38 ) for protecting the semiconductor device ( 20 ) against ionizing radiation, the protective plate ( 38 ) on the surface ( 28 ) of the semiconductor device ( 20 ) arranged protective layer ( 30 ) is arranged. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 7, wobei die Schutzplatte (38) ein Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber aufweist.Electronic module ( 12 ) according to claim 7, wherein the protective plate ( 38 ) comprises a ceramic material, metal, a plastic, a duroplastic-based material, an epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive and / or acrylic adhesive. Getriebesteuereinheit (10), aufweisend: ein Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, und eine Trägerplatte (11), wobei das Leiterplattenelement (14) des Elektronikmoduls (12) mit einer der Montagefläche (16) entgegengesetzt angeordneten Fläche (21) auf der Trägerplatte (11) angeordnet ist, wobei die Getriebesteuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden.Transmission control unit ( 10 ), comprising: an electronic module ( 12 ) according to one of the preceding claims, and a carrier plate ( 11 ), wherein the printed circuit board element ( 14 ) of the electronic module ( 12 ) with one of the mounting surface ( 16 ) oppositely arranged surface ( 21 ) on the carrier plate ( 11 ), wherein the transmission control unit ( 10 ) is designed to be lapped by a transmission fluid. Getriebesteuereinheit (10) gemäß Anspruch 9, wobei die Getriebesteuereinheit (10) eine das Leiterplattenelement (14) ringförmig umschließende Leiterplatte (13) und/oder eine Flexfolie aufweist, wobei das Leiterplattenelement (14) elektrisch mit der Leiterplatte (13) und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.Transmission control unit ( 10 ) according to claim 9, wherein the transmission control unit ( 10 ) a the printed circuit board element ( 14 ) annularly enclosing printed circuit board ( 13 ) and / or a flex foil, wherein the circuit board element ( 14 ) electrically to the printed circuit board ( 13 ) and / or the flex foil is contacted.
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