DE102016103790B4

DE102016103790B4 - Herstellung einer Packung unter Verwendung eines platebaren Verkapselungsmaterials

Info

Publication number: DE102016103790B4
Application number: DE102016103790.7A
Authority: DE
Inventors: Swee Kah Lee; Chau Fatt Chiang; Soon Lock Goh; Mei Chin Ng; Kok Yau Chua; Guan Choon Tee; Ben Keh See; Sook Woon Chan; Joachim Mahler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2036-03-04
Also published as: CN107154363B; CN111276404A; US10396007B2; CN111276404B; DE102016103790A1; US20170256472A1; US20190341324A1; DE102016103790B8; CN107154363A; US11081417B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Packung (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst:• elektrisches Koppeln einer Umverteilungsschicht (110) mit mindestens einem Halbleiterchip (108);• Verkapseln des Halbleiterchips (108) mit einem Verkapselungsmaterial (102), das eine Moldmasse ist und ein Übergangsmetall in einer Konzentration zwischen 10 und 10.000 ppm enthält;• selektives Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Verkapselungsmaterials (102) zunimmt;• Platen einer äußeren lateralen Seitenwand des umgewandelten Verkapselungsmaterials (102) mit einem elektrisch leitfähigen Material (106) zum Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Kopplung zu der Umverteilungsschicht (110) und einer elektronischen Peripherie, wobei die elektronische Peripherie zumindest teilweise an einer Oberfläche der Packung (100) lokalisiert ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Packung.
Beschreibung des Standes der Technik
Packungen können als gekapselte elektronische Chips mit elektrischen Anschlüssen bezeichnet werden, die sich aus dem Verkapselungsmaterial erstrecken und an einer elektronischen Peripherie, zum Beispiel einer gedruckten Leiterplatte, montiert werden.
Packungsbezogene Kosten sind eine bedeutende Triebkraft der Industrie. Damit im Zusammenhang stehen Leistung, Abmessungen und Zuverlässigkeit. Die unterschiedlichen Lösungen für Packungen sind mannigfaltig und müssen anwendungsspezifische Bedürfnisse berücksichtigen. Es gibt Anwendungen, bei denen eine hohe Leistung erforderlich ist, und andere, bei denen die Zuverlässigkeit an erster Stelle steht - aber alle sollten möglichst kostengünstig sein.
In der US 2015 / 0 187 705 A1 wird eine Halbleiterpackung mit mehreren Chips beschrieben, die in einer dielektrischen Schicht eingebettet sind. Die in der dielektrischen Schicht eingebetteten Chips sind teilweise mit einer Abschirmung zum Schutz vor elektromagnetischer Interferenz (EMI) umgeben. Die DE 100 17 887 C1 beschreibt Verfahren zur selektiven metallbasierten Aktivierung von Substratoberflächen für die nasschemische, aussenstromlose Metallabscheidung. Die WO 01/ 77 410 A2 offenbart in Vesikeln verkapselte Aktivatormetalle bzw. an Vesikeln haftende Aktivatormetalle. Ein Verfahren zur Herstellung einer planaren Antenne ist in der US 2009 / 0 019 687 A1 beschrieben. Die US 2011 / 0 073 648 A1 befasst sich mit einem Lese- und Schreibgerät und dessen Herstellung. Die US 2012 / 0 243 191 A1 beschreibt eine miniaturisierte Abschirmstruktur für elektromagnetische Interferenzen und deren Herstellung.
Kurzfassung der Erfindung
Es kann ein Bedarf bestehen an der Herstellung von Packungen auf einfache und zuverlässige Weise.
Es wird eine Packung (insbesondere eine Halbleiterpackung) beschrieben, welche ein erstes Verkapselungsmaterial, so konfiguriert, dass elektrisch leitfähiges Material darauf platebar ist, und ein zweites Verkapselungsmaterial (insbesondere aus einem anderen Material als das erste Verkapselungsmaterial hergestellt), so konfiguriert, dass elektrisch leitfähiges Material nicht darauf platebar ist, umfasst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Packung bereitgestellt, wobei das Verfahren ein elektrisches Koppeln einer Umverteilungsschicht mit mindestens einem Halbleiterchip, ein Verkapseln des Halbleiterchips mit einem Verkapselungsmaterial, das eine Moldmasse ist und ein Übergangsmetall in einer Konzentration zwischen 10 und 10.000 ppm enthält, ein selektives Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Verkapselungsmaterials zunimmt, und ein Platen (insbesondere stromloses Platen) einer äußeren lateralen Seitenwand des umgewandelten Verkapselungsmaterials mit einem elektrisch leitfähigen Material zum Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Kopplung zu der Umverteilungsschicht und einer elektronischen Peripherie, die zumindest teilweise an einer Oberfläche der Packung lokalisiert ist, umfasst.
Des Weiteren wird ein Vorgemisch eines platebaren Verkapselungsmaterials beschrieben, wobei das Vorgemisch ein Übergangsmetall, einen Polymercluster und ein Kopplungsmittel zwischen dem Übergangsmetall und dem Polymercluster umfasst.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials beschrieben, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Übergangsmetall-Polymerverbindung, umfassend ein Übergangsmetall und einen Polymercluster, das Entfernen eines Oberflächenabschnitts des Polymerclusters, um dadurch das Übergangsmetall freizulegen, und das Aktivieren einer freigelegten Oberfläche des Übergangsmetalls umfasst.
Darüber hinaus wird ein Verkapselungsmaterial zum Verkapseln eines Halbleiterchips beschrieben, wobei das Verkapselungsmaterial ein elektrisch isolierendes Verkapselungsbasismaterial und einen aktivierbaren Platingkatalysator umfasst, der aus einem deaktivierten Zustand, in welchem das Verkapselungsmaterial nicht mit elektrisch leitfähigem Material platebar ist, in einen aktivierten Zustand, in welchem das Verkapselungsmaterial mit elektrisch leitfähigem Material platebar ist, konvertierbar ist.
Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verkapselungsmaterials beschrieben, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Verbindung (wie beispielsweise eine Materialzusammensetzung, insbesondere eine feste Verbindung) umfasst, umfassend ein elektrisch isolierendes Verkapselungsbasismaterial und einen Platingkatalysator in einem deaktivierten Zustand, in welchem die Verbindung nicht mit elektrisch leitfähigem Material platebar ist, und Konvertieren mindestens eines Teils des Platingkatalysators von dem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand, in welchem die Verbindung mit einem elektrisch leitfähigen Material platebar ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines Gesichtspunkts der Erfindung wird ein erster Abschnitt einer Packung durch ein platebares Verkapselungsmaterial gebildet, auf welchem Platen (insbesondere stromloses Platen) mit einem elektrisch leitfähigen Material ermöglicht ist, und ein anderer Abschnitt der Packung wird durch ein nicht-platebares Verkapselungsmaterial gebildet, auf welchem Platen (insbesondere stromloses Platen) von elektrisch leitfähigem Material verhindert ist. Dies erlaubt, einen einfachen Platingprozess auszuführen, welcher selektiv in einer elektrisch leitfähigen Schicht ausschließlich auf einer äußeren Oberfläche des platebaren Verkapselungsmaterials, nicht auf der äußeren Oberfläche des nicht-platebaren Verkapselungsmaterials, resultiert. Umständliche Bemusterungsprozeduren oder dergleichen können deshalb vermieden oder zumindest reduziert werden, da allein die Geometrie der miteinander verbundenen Verkapselungsmaterialien der Platingregion und der nicht-Platingregion definieren kann. Dies ermöglicht die einfache und schnelle Bildung von elektrisch leitfähigen Oberflächenstrukturen auf einer Packung, wie beispielsweise Antennenstrukturen und/oder Verkabelungsanschlüsse für eine solche Antennenstruktur, EMI (elektromagnetische Interferenz)-Abschirmungsstrukturen, usw.
Des Weiteren wird ein Vorgemisch für ein platebares Verkapselungsmaterial beschrieben, auf dessen Basis ein platebares Verkapselungsmaterial durch einfaches Freilegen und Aktivieren eines Übergangsmetalls, das einen Teil dieses Vorgemischs bildet, einfach hergestellt werden kann. Aktivierung des Übergangsmetalls kann eine Umwandlung des Übergangsmetalls in einen Ladungszustand involvieren, in welchem es signifikant besser elektrisch leitfähig ist als vor der Umwandlung, und das aktivierte Übergangsmetall dadurch befähigt, als eine Basis für eine Platingprozedur zu dienen, insbesondere eine stromlose Platingprozedur.
Ferner wird ein selektiv aktivierbares Verkapselungsmaterial beschrieben, welches platebar ist wenn es aktiviert ist, d. h. elektrisch leitfähiges Material kann durch Platen, insbesondere stromloses Platen, auf dem aktivierten Verkapselungsmaterial abgeschieden werden. Die tatsächliche Verkapselungsfunktion kann durch ein elektrisch isolierendes (und vorzugsweise thermisch leitfähiges) Verkapselungsbasismaterial der Verbindung erreicht werden, wobei Platebarkeit durch den Platingkatalysator (wie beispielsweise ein Übergangsmetall) der Verbindung ermöglicht werden kann. Mit anderen Worten, der Platingkatalysator kann die Platingprozedur katalysieren, wenn er aktiviert ist, insbesondere wenn er in einem hochgradig elektrisch leitfähigen (wie zum Beispiel metallisch/elektrisch neutral) Zustand eingebracht wird.
Beschreibung weiterer beispielhafter Ausführungsformen
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der Packung, das Verfahren zum Herstellen der Packung, das Vorgemisch des platebaren Verkapselungsmaterials, das Verfahren zum Herstellen des platebaren Verkapselungsmaterials, das Verkapselungsmaterial, das Verfahren zum Herstellen des Verkapselungsmaterials und das Verfahren zur Verwendung erläutert.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Packung“ insbesondere mindestens einen mindestens teilweise gekapselten Halbleiterchip mit mindestens einem externen elektrischen Kontakt bedeuten.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Platen“ insbesondere Oberflächenbedeckung oder -beschichtung bedeuten, durch welche ein elektrisch leitfähiges Material wie beispielsweise ein Metall auf einer zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Oberfläche abgeschieden wird. Platen kann Elektroplaten oder stromloses Platen sein. Stromloses Platen, welches auch als chemisches oder autokatalytisches Platen bezeichnet werden kann, kann als ein nicht-galvanisches Platingverfahren bezeichnet werden, das Reaktionen in einer Lösung (insbesondere in einer wässrigen Lösung) involviert, welche ohne die Verwendung von externer elektrischer Energie stattfinden.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Verkapselungsmaterial“ insbesondere ein im Wesentlichen elektrisch isolierendes und vorzugsweise thermisch leitfähiges Material bedeuten, das einen Halbleiterchip oder dergleichen umgibt (vorzugsweise hermetisch umgebend), um mechanischen Schutz, elektrische Installation und wahlweise eine Mitwirkung an der Wärmeabfuhr während des Betriebs bereitzustellen. Ein solches Verkapselungsmaterial kann zum Beispiel eine Moldmasse oder ein Laminat sein.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „platebar“ insbesondere eine Eigenschaft eines Basismaterials bedeuten, auf welchem elektrisch leitfähiges Material durch Platen aufgetragen werden kann, insbesondere durch stromloses Platen. Eine platebare Basis kann aus einem Material bereitgestellt werden, welches Metallteilchen, insbesondere in einem elektrisch neutralen Zustand, umfasst.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „nicht platebar“ insbesondere eine Eigenschaft eines Basismaterials bedeuten, auf welchem kein elektrisch leitfähiges Material durch Platen aufgetragen werden kann, insbesondere durch stromloses Platen. Eine nicht platebares Basis kann aus einem Material bereitgestellt werden, welches im Wesentlichen elektrisch isolierend ist.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Vorgemisch“ eines Verkapselungsmaterials insbesondere ein Material (wie beispielsweise eine chemische Zusammensetzung) oder andere Vorform, auf Grundlage dessen ein Verkapselungsmaterial, insbesondere ein platebares Verkapselungsmaterial, hergestellt werden kann, bedeuten.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Platingkatalysator“ insbesondere einen Bestandteil einer Verbindung, verwendet zum Herstellen eines Verkapselungsmaterials mit der Eigenschaft, als Basis zum Abscheiden elektrisch leitfähigen Materials durch Platen zu dienen, bedeuten. Der Platingkatalysator kann der tatsächliche Bestandteil sein, welcher die Platingprozedur fördert, wie beispielsweise ein Übergangsmetall.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Übergangsmetall“ insbesondere ein Element bedeuten, dessen Atom eine teilweise gefüllte d-Unterschale aufweist, oder welches Kationen mit einer unvollständigen d-Unterschale hervorbringen kann. Beispiele von Übergangsmetallen sind Palladium, Kupfer oder Nickel.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens einen mindestens teilweise in dem ersten Verkapselungsmaterial und/oder dem zweiten Verkapselungsmaterial eingebetteten oder gekapselten Halbleiterchip. Solch ein Halbleiterchip kann ein Halbleitersubstrat (wie beispielsweise ein Stück Silizium) umfassen, in welchem mindestens ein integriertes Schaltelement (wie beispielsweise ein Transistor oder eine Diode) in einer aktiven Region des Chips gebildet oder integriert ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens eine Antennenstruktur, mindestens teilweise auf und/oder in mindestens einem des ersten Verkapselungsmaterials und des zweiten Verkapselungsmaterials, insbesondere mindestens teilweise an einer Oberfläche der Packung lokalisiert. Eine solche Antennenstruktur kann eine Senderantenne, fähig zum Übertragen elektromagnetischer Strahlung, eine Empfängerantenne, fähig zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung, oder eine Sender/Empfängerantenne, fähig zum Übertragen und Empfangen elektromagnetischer Strahlung, sein. Eine solche Antennenstruktur kann elektrisch mit dem oben erwähnten Halbleiterchip verbunden werden, welcher seinerseits ein durch die Antennenstruktur empfangenes Signal verarbeiten kann und/oder ein Signal zu der Antenne senden kann, die die Basis für übertragene elektromagnetische Strahlung bildet.
In einer Ausführungsform ist mindestens eins des ersten Verkapselungsmaterials und des zweiten Verkapselungsmaterials eine Moldmasse. Insbesondere kann das erste Verkapselungsmaterial eine Moldmasse mit aktivierten oder aktivierbaren Metallteilchen (zum Beispiel elektrisch neutrale Metallteilchen) in einer Moldmatrix (zum Beispiel hergestellt aus einem Polymermaterial) sein. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Verkapselungsmaterial eine Moldmasse ohne Metallteilchen oder mit deaktivierten Metallteilchen (zum Beispiel elektrisch geladene Metallteilchen) in einer Moldmatrix (zum Beispiel hergestellt aus einem Polymermaterial) sein. Als eine Alternative zu einer Moldmasse kann jedes des ersten Verkapselungsmaterials und des zweiten Verkapselungsmaterials als ein Laminat konfiguriert werden.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil einer Oberfläche (insbesondere eine äußere Oberfläche) des ersten Verkapselungsmaterials mit elektrisch leitfähigem Material geplatet.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil einer lateralen Seitenwand des ersten Verkapselungsmaterials mit elektrisch leitfähigem Material geplatet. Indem lediglich eine stromlose Platingprozedur durchgeführt wird, wird eine Metallbeschichtung ausschließlich auf dem platebaren Verkapselungsmaterial gebildet, nicht auf dem nicht-platebaren Verkapselungsmaterial, ohne die Notwendigkeit, eine Bemusterungsprozedur durchzuführen.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil einer planaren Wand des ersten Verkapselungsmaterials mit einer planaren Schicht aus elektrisch leitfähigem Material geplatet. Dementsprechend kann der aktivierbare Platingkatalysator in den aktivierten Zustand umwandelbar sein, so dass eine planare Wand des Verkapselungsmaterials mit einer planaren Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials platebar ist. Daher können sowohl die planare Wand als auch die planare Schicht (welche eine im Wesentlichen homogene Dicke aufweisen kann) frei von einer Krümmung sein. Homogenes Platen kann ebenfalls ohne die Bildung ausgeprägter Vertiefungen in einer Oberfläche der Packung ermöglicht sein.
In einer Ausführungsform wird das geplatete elektrisch leitfähige Material konfiguriert, um mindestens einen Halbleiterchip mit mindestens einer Antennenstruktur der Packung zu verbinden. Durch diese Maßnahme wird es möglich, eine elektrische Verdrahtungsstruktur zum elektrischen Verbinden von mindestens einem Halbleiterchip der Packung mit mindestens einer Antennenstruktur zu bilden.
In einer anderen Ausführungsform wird das geplatete elektrisch leitfähige Material konfiguriert, um eine Abschirmung gegen elektromagnetische Interferenz (EMI) der Packung bereitzustellen. Daher kann EMI-Schutz mit geringem Aufwand bereitgestellt werden.
In noch einer anderen Ausführungsform wird das geplatete elektrisch leitfähige Material konfiguriert, um mindestens einen Halbleiterchip mit mindestens einem Lötpad der Packung zu verbinden. Dadurch kann eine Durchkontaktierung zwischen Lötpad und Halbleiterchip verzichtbar werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens eine vertikale Durchverbindung, die sich vertikal durch des erste Verkapselungsmaterial erstreckt. Eine solche Durchkontaktierung kann in einer Ausführungsform eine Antennenstruktur mit einem Halbleiterchip verbinden.
In einer Ausführungsform wird mindestens ein Teil des zweiten Verkapselungsmaterials als mindestens eine sich vertikal erstreckende Isolierstrebe konfiguriert, die vertikal in das erste Verkapselungsmaterial hineinragt, insbesondere mindestens eine sich vertikal erstreckende Isolierstrebe, die mindestens einen Eckenabschnitt der Packung bildet. Durch eine oder mehrere solcher Isolierstreben, welche hinter einem Basisabschnitt des zweiten Verkapselungsmaterials herausragen können, können selektive Unterbrechungen der Plattierung um das erste Verkapselungsmaterial herum definiert werden.
In einer Ausführungsform wird eine Oberfläche (insbesondere eine Seitenwand) des ersten Verkapselungsmaterials vor dem Platen freigelegt (insbesondere durch Sägen freigelegt), während das erste Verkapselungsmaterial und das zweite Verkapselungsmaterial der Packung auf einem temporären Träger angeordnet werden. Zum Freilegen der Seitenwand des ersten Verkapselungsmaterials zum nachfolgenden Platen wird mindestens das erste Verkapselungsmaterial direkt auf einem temporären Träger (wie beispielsweise ein chemikalienbeständiges Band oder UV-Folie) gesägt. Durch diese Maßnahme können die Prozeduren des Freilegens und Abtrennens in eine einzelne Prozedur, anstelle zweier getrennter Prozeduren, kombiniert werden. Dies reduziert die Komplexität des Herstellungsprozesses.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens eine Umverteilungsschicht auf und/oder in dem zweiten Verkapselungsmaterial. Das zweite Verkapselungsmaterial kann somit als Umverteilungsschicht dienen und kann zwischen den winzigen Pads des Halbleiterchips und den größeren Abmessungen von externen elektrischen Kontakten einer gedruckten Leiterplatte (PCB) oder dergleichen vermitteln. Anders ausgedrückt werden die kleinen Abmessungen der Chip-Welt durch die Umverteilungsschicht in die größeren Abmessungen der Welt der Montagebasis, wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, auf welcher das elektronische Bauteil oder die Packung montiert werden kann, übertragen.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung mindestens eine Lötstruktur auf mindestens einem des ersten Verkapselungsmaterials und des zweiten Verkapselungsmaterials. Durch eine solche Lötstruktur kann eine Verbindung zu einer Montageplatte wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte etabliert werden.
In einer Ausführungsform ist die Packung als eine Gestensensorpackung konfiguriert. Eine zu erfassende Geste kann in einer charakteristischen Änderung eines Signals resultieren, das von einer Antennenstruktur der Packung erfasst wird. Wenn ein durch die Antennenstruktur erfasstes Signal durch den Halbleiterchip in der Packung analysiert wird, kann eine eine Geste anzeigende Information abgeleitet werden. Eine elektrische Verbindung zwischen der Antennenstruktur und dem Halbleiterchip kann durch eine Platingstruktur auf einer äußeren Oberfläche des ersten Verkapselungsmaterials erreicht werden.
In einer Ausführungsform umfasst das platebare Metall (wie beispielsweise ein Übergangsmetall) mindestens ein Material aus einer Gruppe bestehend aus zum Beispiel Palladium, Nickel, Kupfer, Cobalt, Silber. Das Übergangsmetall kann in metallischer Form oder in Form einer Metallverbindung bereitgestellt werden, und in jedem gewünschten Ladungszustand. Weitere Metalle oder Metallverbindungen, insbesondere weitere Übergangsmetalle, können jedoch ebenso verwendet werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Kopplungsmittel mindestens ein Material aus einer Gruppe bestehend aus N (Stickstoff), insbesondere aus einer Aminogruppe oder einer Azolgruppe, oder C (Kohlenstoff), insbesondere aus einer Carbonylgruppe, und P (Phosphor), insbesondere aus einer Organophosphingruppe. Das Kopplungsmittel kann eine Kopplung zwischen dem Übergangsmetall und dem Polymercluster bereitstellen und kann daher zur Stabilität oder Integrität des Vorgemischs und des platebaren Verkapselungsmaterials beitragen.
In einer Ausführungsform umfasst der Polymercluster mindestens ein Material aus einer Gruppe bestehend aus einem Wachs, einem Haftvermittler, einem Moldmassenkatalysator und einem Kopplungsmittel für Siliziumdioxid. Der Polymercluster kann auch Epoxidharz umfassen. Der Polymercluster kann dem als platebare Moldmasse konfigurierten Verkapselungsmaterial eine mechanische Schutzfunktion und eine elektrische Isolierfunktion beitragen.
In einer Ausführungsform umfasst der Polymercluster mindestens einen Rest, insbesondere mindestens eine von einer hydrophoben Gruppe und einer hydrophilen Gruppe. Solche hydrophilen und hydrophoben Gruppen können das Übergangsmetall im deaktivierten Zustand passivieren, und können zum Freilegen des Übergangsmetalls zur nachfolgenden Aktivierung, gefolgt von Platen, selektiv entfernt werden.
In einer Ausführungsform wird das Übergangsmetall in dem Vorgemisch oder dem Verkapselungsmaterial in einer Konzentration im Bereich zwischen 10 ppm und 10.000 ppm, insbesondere zwischen 25 ppm und 2.000 ppm, bereitgestellt. Es hat sich herausgestellt, dass selbst solch kleine Konzentrationen an Übergangsmetall es dem resultierenden Verkapselungsmaterial erlauben, geplatet zu werden, während gleichzeitig die wesentliche elektrische Isoliereigenschaft des Verkapselungsmaterials beibehalten wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Vorgemisch ferner einen an das Übergangsmetall gekoppelten Komplexbildner. Ein solcher Komplexbildner kann konfiguriert werden, um eine chemische sterische Wirkung zu vergrößern. Dies erlaubt, die dielektrische Eigenschaft des Verkapselungsmaterials in der deaktivierten Form beizubehalten.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Verwenden eines Vorgemischs mit den oben erwähnten Merkmalen als die Übergangsmetall-Polymerverbindung, d. h. umfassend mindestens Übergangsmetall, Kopplungsmittel und Polymercluster.
In einer Ausführungsform wird das Entfernen eines Oberflächenabschnitts des Polymerclusters, um dadurch das Übergangsmetall freizulegen, durch Laserbearbeitung gefolgt von einer Behandlung mit Alkali (zum Beispiel unter Verwendung von NaOH oder KOH) durchgeführt. Alternativ kann das Entfernen durch eine Plasmabehandlung (zum Beispiel durch eine Argonplasmabehandlung) durchgeführt werden. Weiter alternativ kann eine reine Laserbearbeitung das Entfernen erzielen, zum Beispiel unter Verwendung eines Argongaslasers. In noch einer anderen Ausführungsform kann Laserbearbeitung (zum Beispiel unter Verwendung eines Hochleistungslasers) gefolgt von chemischer Behandlung (insbesondere durch eine schwache Base wie beispielsweise 3 %iges bis 15 %iges Monoethanolamin) in dem Entfernen resultieren.
In einer Ausführungsform umfasst das platebare Verkapselungsmaterial und/oder das nicht-platebare Verkapselungsmaterial mindestens eins aus der Gruppe bestehend aus einer Moldmasse und einem Laminat, oder besteht daraus.
In einer Ausführungsform umfasst das jeweilige Verkapselungsmaterial ein Laminat, insbesondere ein Laminat einer gedruckten Leiterplatte. Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „Laminatstruktur“ insbesondere ein integrales flaches Element bezeichnen, das durch elektrisch leitfähige Strukturen und/oder elektrisch isolierende Strukturen gebildet wird, welche durch Anwenden einer Druckkraft miteinander verbunden werden können. Die Verbindung durch Pressen kann optional durch die Zufuhr von Wärmeenergie begleitet werden. Die Lamination kann somit als die Technik zum Herstellen eines Verbundmaterials in mehreren Schichten bezeichnet werden. Ein Laminat kann durch Wärme und/oder Druck und/oder Schweißen und/oder Haftmittel permanent zusammengesetzt werden.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das jeweilige Verkapselungsmaterial eine Gießmasse, insbesondere eine Kunststoffgießmasse. Zum Beispiel kann ein entsprechend gekapselter Chip bereitgestellt werden, indem der elektronische Chip (wenn gewünscht zusammen mit anderen Komponenten) zwischen einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug platziert wird und flüssige Gießmasse dazwischen eingespritzt wird. Nach dem Erstarren der Gießmasse ist die Packung, die durch das Verkapselungsmaterial mit dem elektronischen Chip dazwischen gebildet wird, fertiggestellt. Falls gewünscht, kann die Gießmasse mit Teilchen gefüllt werden, die ihre Eigenschaften verbessern, zum Beispiel ihre Wärmeabfuhreigenschaften.
In einer Ausführungsform umfasst der Platingkatalysator ein metallisches Material (wie beispielsweise Palladium, Pd), das im deaktivierten Zustand elektrisch isolierend oder schlecht elektrisch leitfähig ist (zum Beispiel Pd²⁺) und im aktivierten Zustand elektrisch leitfähig ist (zum Beispiel Pd⁰).
In einer Ausführungsform umfasst das Verkapselungsmaterial ein inaktives Material (welches aus mindestens einem Teil des Rests/der Reste des Polymerclusters und/oder des Komplexbildners besteht), das den Platingkatalysator (wie beispielsweise ein Übergangsmetall wie Palladium) im deaktivierten Zustand bedeckt und zum Freilegen des Platingkatalysator zur Aktivierung (zum Beispiel durch Laserbehandlung und/oder Plasmabehandlung) entfernbar ist. Vorzugsweise ist das inaktive Material ein elektrisch isolierendes inaktives Material.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Entfernen von mindestens einem Teil des inaktiven Materials, um dadurch mindestens einen Teil des Platingkatalysators zum nachfolgenden Umwandeln von mindestens einem Teil des Platingkatalysators aus dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand freizulegen. Wenn ein Teil des Platingkatalysators durch Entfernen eines Bereichs des inaktiven Materials freigelegt wurde, kann er durch eine Umwandlungsreaktion chemisch aktiviert werden. Eine solche Umwandlung kann in einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit des freigelegten Teils des Platingkatalysators resultieren, zum Beispiel aus einem schlecht elektrisch leitfähigem Zustand (wie Palladium in einem Pd²⁺-Zustand) in einen metallisch leitfähigen Zustand (wie Palladium in einem Pd⁰-Zustand). Die Umwandlungsreaktion kann daher eine chemische Reduktion sein, d. h. eine Änderung des Ladungszustands des Platingkatalysators.
In einer Ausführungsform umfasst das Entfernen ein Strukturieren des inaktiven Materials. Zum Beispiel kann ein solches Strukturieren durch eine räumlich beschränkte Laserbehandlung erreicht werden, oder durch eine Lithographie- und Ätzbehandlung.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Entfernen ein Umwandeln eines Teils des inaktiven Materials in nicht-platebares Material (zum Beispiel durch Karbonisieren von hydrophilem und/oder hydrophobem Material) und Entfernen eines verbleibenden nicht umgewandelten Teils des inaktiven Materials (zum Beispiel durch Ätzen oder Laserbehandlung) ohne das umgewandelte nicht-platebare Material zu entfernen. Dies erlaubt, einen Teil des Platingkatalysators zum nachfolgenden Umwandeln dieses Teils des Platingkatalysators aus dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand freizulegen. Eine solche Umwandlung kann wieder in einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit des freigelegten Teils des Platingkatalysators resultieren, zum Beispiel aus einem schlecht elektrisch leitfähigem Zustand (wie Palladium in einem Pd²⁺-Zustand) in einen metallisch leitfähigen Zustand (wie Palladium in einem Pd⁰-Zustand). Die Umwandlungsreaktion kann daher eine chemische Reduktion sein, d. h. eine Änderung des Ladungszustands des Platingkatalysators.
In einer Ausführungsform umfasst das Umwandeln von mindestens einem Teil des Platingkatalysators elektrisches neutralisieren von vorher elektrisch geladenem metallischen Material des Platingkatalysators. Eine solche chemische Reaktion kann die elektrische Leitfähigkeit des Platingkatalysators signifikant erhöhen, wodurch der Platingkatalysator aktiviert und zum Abscheiden von elektrisch leitfähigem Material durch Platen darauf geeignet gemacht wird.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem elektronischen Chip um einen Leistungshalbleiterchip. Besonders bei Leistungshalbleiterchips sind die elektrische Zuverlässigkeit und die Wärmeabfuhrfähigkeit wichtige Anforderungen, die mit der beschriebenen Herstellungsprozedur erfüllt werden können. Mögliche integrierte Schaltungselemente, die monolithisch in einen solchen Leistungshalbleiterchip integriert werden können, sind Feldeffekttransistoren (beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierten Gates oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren), Dioden usw. Mit solchen Bestandteilen ist es möglich, elektronische Komponenten bereitzustellen, die als Packungen für Automotiv-Anwendungen, Hochfrequenzanwendungen usw. verwendet werden können. Beispiele für elektrische Schaltungen, die von solchen oder anderen Leistungshalbleiterschaltungen und Packungen gebildet werden können, sind Halbbrücken, Vollbrücken usw.
In einer Ausführungsform umfasst die Packung eine oder mehrere Lötstrukturen (beispielsweise Lötperlen) auf einer äußeren Oberfläche. Eine solche Lötstruktur kann die Montage der Packung oder einer elektronischen Komponente auf einer externen peripheren Vorrichtung wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte erlauben.
Als Substrat oder Wafer für die Halbleiterchips kann ein Halbleitersubstrat, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ dazu kann ein Siliziumoxid oder ein anderes Isolatorsubstrat bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleitermaterial zu implementieren. Zum Beispiel können beispielhafte Ausführungsformen in der GaN- oder SiC-Technologie implementiert werden.
Die vorstehenden und weitere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und sonstiger beschriebener Aspekte werden anhand der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Figurenliste
Die begleitenden Zeichnungen, welche eingeschlossen sind, um ein weitergehendes Verständnis von beispielhaften Ausführungsformen bereitzustellen, und die einen Teil der Patentschrift darstellen, veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen.
Für die Zeichnungen gilt:

1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht und ein Detail einer Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht einer Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3 veranschaulicht die allgemeine chemische Struktur einer chemischen Komponente einer Vorgemischsverbindung zum Bilden eines platebaren Verkapselungsmaterials gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
4 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
5 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
6 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
7 veranschaulicht eine Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
8 veranschaulicht eine Packung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
9 veranschaulicht eine Packung gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
10 veranschaulicht eine Packung gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
11 veranschaulicht eine Packung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
12 veranschaulicht schematisch einen Prozess des Platens einer Oberfläche eines platebaren Verkapselungsmaterials mit elektrisch leitfähigem Material gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
13 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
14 veranschaulicht einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
15 veranschaulicht ein geplatetes platebares Verkapselungsmaterial und ein nicht geplatetes nicht platebares Verkapselungsmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
16 veranschaulicht ein geplatetes platebares Verkapselungsmaterial und ein nicht geplatetes nicht platebares Verkapselungsmaterial gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
17 veranschaulicht eine Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
18 veranschaulicht eine Packung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
19 veranschaulicht eine Packung gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
20 veranschaulicht eine Packung mit integrierter Antennenstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
21 veranschaulicht eine Packung mit integrierter Antennenstruktur gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
22 veranschaulicht eine Packung mit integrierter Antennenstruktur gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
23 veranschaulicht einen ein Verfahren zum Herstellen einer Packung mit integrierter Antennenstruktur gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigenden Ablaufplan.
24 veranschaulicht einen ein Verfahren zum Herstellen einer Packung mit integrierter Antennenstruktur gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigenden Ablaufplan.
25 bis 32 zeigt Strukturen, die während eines Ausführens eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
33 bis 36 zeigen Strukturen von Packungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen.

Detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen Die Veranschaulichung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Bevor beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren detaillierter beschrieben werden, werden einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst, auf deren Grundlage die beispielhaften Ausführungsformen entwickelt wurden.
Es wird ein platebares Verkapselungsmaterial wie beispielsweise eine platebare Moldmasse für Halbleiterpackungen beschrieben.
Derzeitige Platingtechnologie auf duroplastischer Epoxidmoldmasse ist nicht katalytisch selektiv. Dies kann Platen auf nicht nur dem Substrat, sondern zum Beispiel auch auf einem Montagegestell und einem Träger verursachen. Des Weiteren erfordert derzeitige Platingtechnologie auf duroplastischer Epoxidmoldmasse chemisches Aufrauen unter Verwendung hochkorrosiver Chemikalien, wie beispielsweise Desmear-Chemie und Glasätzchemie, welche die Auswahl eines geeigneten Materials für Träger und Montagegestell einschränken kann.
Ferner wird Integration einer Antennenstruktur in einer Halbleiterpackung möglich gemacht. Zu diesem Zweck kann ein platebares Verkapselungsmaterial vorteilhaft verwendet werden, um die Halbleiterpackung kompakter zu machen als mit konventionellen Ansätzen möglich ist.
1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht und ein Detail 150 einer Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Die Packung 100 umfasst eine erste Moldmasse als ein erstes Verkapselungsmaterial 102, welches so konfiguriert ist, dass elektrisch leitfähiges Material 106 darauf platebar ist. Des Weiteren umfasst die Packung 100 eine zweite Moldmasse als ein zweites Verkapselungsmaterial 104, welches so konfiguriert ist, dass elektrisch leitfähiges Material 106 darauf nicht platebar ist. Zwei Halbleiterchips 108 sind komplett in dem ersten Verkapselungsmaterial 102 eingebettet. Eine laterale Seitenwand des ersten Verkapselungsmaterials 102 ist mit einem elektrisch leitfähigen Material 106 geplatet. Außerdem umfasst die Packung 100 eine Umverteilungsschicht 110 auf und in dem zweiten Verkapselungsmaterial 104 und ist elektrisch mit den Halbleiterchips 108 gekoppelt. Durch freigelegte Oberflächenabschnitte der Umverteilungsschicht 110 kann eine elektrisch leitfähige Kopplung zwischen den Halbleiterchips 108 und einer elektronischen Peripherie wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte (PCB, nicht gezeigt) erreicht werden.
Wie aus Detail 150 in 1 entnehmbar, ist ein Oberflächenabschnitt 152 (welcher als aktivierter Abschnitt oder aktivierte Verbindung bezeichnet werden kann) des ersten Verkapselungsmaterials 102 zum Ermöglichen von Platen des elektrisch leitfähigen Materials 106 darauf aktiviert, wohingegen ein innerer Abschnitt 154 (welcher als nicht aktiver Epoxidformabschnitt oder nicht aktive Epoxidmoldmasse bezeichnet werden kann) des ersten Verkapselungsmaterials 102 deaktiviert ist, um Platen des elektrisch leitfähigen Materials 106 darauf zu verhindern. Der aktivierte Zustand entspricht Übergangsmetallteilchen 156, die sich in einem neutralen elektrisch leitfähigen Ladungszustand (in der gezeigten Ausführungsform Palladium im Pd⁰-Ladungszustand, d. h. aktives Palladium) befinden. Der deaktivierte Zustand entspricht Übergangsmetallteilchen 156, die sich in einem elektrisch isolierenden oder schlecht leitfähigen Ladungszustand (in der gezeigten Ausführungsform Palladium im Pd²⁺-Ladungszustand, d. h. nicht-aktives Palladium) befinden. Das geplatete elektrisch leitfähige Material 106 ist eine schichtartige Metallbeschichtung, welche für eine elektrische Masseverbindung verwendet werden kann.
In der gezeigten Ausführungsform ist es unter Verwendung von Laseraufrauung, mechanischem Sägen oder firmeneigenem Haftvermittler nicht notwendig, die Verbindungsoberfläche mit korrosiven Chemikalien aufzurauen.
Eine Selektivitätsregion des Platens in Bezug auf die z-Achse (d. h. die vertikale Achse gemäß 1) kann durch Definieren von Positionen des platebaren ersten Verkapselungsmaterials 102 und des nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterials 104 und durch ein Rückseitenband (zum Beispiel ein chemikalienbeständiges Band) kontrolliert werden.
Der Metallkatalysator in Form der Übergangsmetallteilchen 156, welcher dem ersten Verkapselungsmaterial 102 eine platebare Eigenschaft bereitstellen kann, kann aktive Metallteilchen (wie beispielsweise Pd⁰) und nicht-aktive Metallteilchen (wie beispielsweise Pd²⁺) innerhalb der Packung 100 umfassen oder daraus bestehen. Zugabe von einem Wachs, Haftvermittler und/oder Katalysator ist möglich. Die nicht-aktiven Metallteilchen können Organometallteilchen wie beispielsweise Organopalladium, Organokupfer oder Organonickel umfassen oder daraus bestehen. Der gesamte metallische Anteil des ersten Verkapselungsmaterials 102 kann in einem Bereich von 0,05 Gewichts-% bis 0,15 Gewichts-% liegen. Nicht-aktive Organometallteilchen können durch ein Plasma, wie beispielsweise Ar- und/oder H₂-Plasma, zum Beispiel für ein Zeitintervall in einem Bereich zwischen 5 Minuten und 20 Minuten oder mehr, ionisiert werden.
Zum strukturierten Platen kann selektive Laserbehandlung (in Bezug auf Aktivierung) unter Verwendung von zum Beispiel einer Wellenlänge von 1064 nm oder einer Wellenlänge länger als 1064 nm mit einer Pulsdauer im Bereich von Nanosekunden von einer Aktivierung gefolgt werden. Eine solche Aktivierung kann durch einen Ionisierungsprozess unter Verwendung alkalischer Basenlösung erreicht werden, zum Beispiel durch Zugeben von 50 g/L bis 70 g/L NaOH oder KOH. Danach kann das Herstellungsverfahren mit dem Einspeisen eines Reduktionsmittels fortfahren. Nachfolgend kann stromloses Platen durchgeführt werden. Stromloses Platen auf Sägefolie ermöglicht Platen einer Packungsseitenwand, ohne die Geometrie des Platens und die Packungssägekosten zu beeinflussen. Das beschriebene Verfahren ist zum Beispiel auf eine epoxidbasierte Moldmasse unter Verwendung von Spritzpressen anwendbar.
2 veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht einer Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, genauer, der unter Bezugnahme von 1 beschriebenen Art. Die Packung 100 gemäß 2 zeigt einen in einem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102 gekapselten Halbleiterchip 108 auf einem nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterial 104.
3 veranschaulicht eine allgemeine chemische Struktur einer chemischen Komponente einer die Basis eines Vorgemischs 300 zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform bildenden Verbindung. Mit anderen Worten kann das Vorgemisch 300 als ein Ausgangspunkt zum Herstellen des platebaren Verkapselungsmaterials 102 verwendet werden.
Das Vorgemisch 300 umfasst ein Übergangsmetall A (welches in organometallischer Form oder in einer Verbindung gebunden vorliegen kann), einen Polymercluster D und ein das Übergangsmetall A mit dem Polymercluster D koppelndes Kopplungsmittel B. Das Übergangsmetall A kann Palladium, Nickel und/oder Kupfer umfassen oder daraus bestehen. Das Kopplungsmittel B kann einen N (Stickstoff) aus einer Aminogruppe oder einer Azolgruppe oder ein C (Kohlenstoff) aus einer Carbonylgruppe oder ein P (Phosphor) aus einer Organophosphingruppe umfassen. Des Weiteren umfasst das Vorgemisch 300 einen Komplexbildner, welcher hier in der Form von drei mit dem Übergangsmetall A gekoppelten Resten R1, R1', R1'' ausgeführt ist. Alternativ kann der Komplexbildner nur einen, nur zwei oder mindestens vier Reste umfassen. Der Komplexbildner kann konfiguriert werden, um eine chemische sterische Wirkung zu vergrößern. Der Polymercluster D umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Polymerkern C mit zwei Resten R2, R3. Alternativ kann der Polymercluster D keinen Rest, nur einen Rest oder mindestens drei Reste umfassen. Zum Beispiel kann einer der Reste R2 eine hydrophobe Gruppe sein und der weitere Rest R3 kann eine hydrophile Gruppe sein. Zum Beispiel kann der Polymercluster D ein Wachs, einen Haftvermittler, einen Moldmassenkatalysator und/oder ein Kopplungsmittel für Siliziumdioxid umfassen.
Ein Verkapselungsmaterial 102 der Moldmassenart, welches basierend auf dem Vorgemisch 300 hergestellt werden kann und welches zum Kapseln von Halbleiterchip 108 verwendet werden kann, kann daher ein elektrisch isolierendes Verkapselungsbasismaterial in Form von Teil C des Polymerclusters D und einen aktivierbaren Platingkatalysator in Form des Übergangsmetalls A umfassen, das aus einem deaktivierten Zustand, in welchem das Verkapselungsmaterial 102 nicht mit elektrisch leitfähigem Material 106 platebar ist, in einen aktivierten Zustand, in welchem das Verkapselungsmaterial 102 mit elektrisch leitfähigem Material 106 platebar ist, umwandelbar ist. Der Platingkatalysator in Form des Übergangsmetalls A umfasst ein metallisches Material, das im deaktivierten Zustand elektrisch isolierend oder schlecht leitfähig ist und im aktivierten Zustand elektrisch leitfähig ist. Ein inaktives Material in Form von mindestens einem Teil der Reste R1, R1', R1", R2, R3 kann den Platingkatalysator A im deaktivierten Zustand bedecken und kann zum Freilegen des Platingkatalysators in Form des Übergangsmetalls A zur Aktivierung entfernbar sein. Zum Beispiel kann dieses Entfernen durch eine Laserbehandlung und/oder eine Plasmabehandlung erreicht werden.
Das Vorgemisch 300 des in 3 gezeigten platebaren Verkapselungsmaterials 102 erlaubt eine Halbleiterpackung mit ermöglichter Platebarkeit auf einem Packungskörper. Dies ist durch ein Herstellungsverfahren, das es ermöglicht, eine autokatalytische Prozedur zum stromlosen Platen selektiv zu aktivieren, erzielbar.
Daher werden ein Prozess und ein Gerät bereitgestellt, welche erst eine duroplastische Gießmassenformulierung, umfassend eine Übergangsmetall-Polymermatrix oder daraus bestehend, verwendet, um eine Halbleiterpackung 100 zu formen. Die Übergangsmetall-Polymermatrix kann zusammengesetzt sein aus:

A = Übergangsmetall, vorzugsweise Pd, Ni und/oder Cu, wobei die Konzentration des Übergangsmetalls im Bereich von 25 ppm bis 2000 ppm liegen kann.
B = Kopplungsmittel zwischen Übergangsmetall A und Polymercluster D (aus Wachskomponente, Moldmassenkatalysator, Siliziumdioxid-Kopplungsmittel), entweder N aus einer Aminogruppe oder Azolgruppe, C aus einer Carbonylgruppe und P aus einer Organophosphingruppe.
D = Polymercluster (wie beispielsweise Wachs, Haftvermittler, Moldmassenkatalysator und/oder Kopplungsmittel für Siliziumdioxid)
R1, R1', R1" = Komplexbildner, vorzugsweise umfassend einen aromatischen Ring, oder daraus bestehend, um eine chemische sterische Wirkung zu verbessern, um elektrisch isolierendes Verhalten eines Übergangsmetalls A in einer Moldmasse (Bulk Mold Compound) beizubehalten.
R2 = kann eine hydrophobe Gruppe, ein Kohlenwasserstoff, entweder aliphatisch oder aromatisch, sein
R3 = kann eine hydrophile Gruppe, carbonylfunktionelle Gruppe, Epoxidgruppe oder hydrophobe Gruppe, Kohlenwasserstoff, entweder aliphatisch oder aromatisch, sein.

In einer Ausführungsform kann ein Übergangsmetallkomplex in Wachs (durch Carbonylester) bereitgestellt sein.
In einer anderen Ausführungsform kann ein Übergangsmetallkomplex in einem Füllstoff (zum Beispiel durch aminobasierte Silanchemikalie) bereitgestellt sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Übergangsmetallkomplex in einem Katalysator (zum Beispiel durch aminobasierte Chemikalie oder azolbasiert oder Phosphin) bereitgestellt sein.
4 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform unter Verwendung eines Vorgemischs 300 erhalten werden.
Wie aus einer schematisch veranschaulichten Struktur 400 entnommen werden kann, ist eine Basis für das beschriebene Verfahren des Herstellens eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 das Bereitstellen einer Übergangsmetall-Polymerverbindung oder eines Vorgemischs 300, umfassend Übergangsmetall A (in der gezeigten Ausführungsform Palladium in einem „2+“ Ladungszustand) und eines Polymerclusters D, zusammengesetzt aus Polymerkern C und Resten R2, R3. Das oben erwähnte Kopplungsmittel (in der beschriebenen Ausführungsform ausschließlich ein Rest R1) wird ebenfalls bereitgestellt. Dies resultiert in der Struktur 400, welche schematisch in 4 gezeigt ist und eine dem Polymerkern C entsprechende Moldmasse 402, die durch eine hydrophile Struktur 404 bedeckte elektrisch geladene Übergangsmetall A darauf, und eine hydrophobe Struktur 406 darauf umfasst. Alle oder einige der Reste R1, R2, R3, die die hydrophile Struktur 404 und die hydrophobe Struktur 406 bilden, dienen als ein inaktives Material, das den Platingkatalysator in Form des Übergangsmetalls A in dem deaktivierten Zustand gemäß Struktur 400 bedeckt.
Um eine Struktur 440 zu erhalten, wird ein Oberflächenabschnitt von sowohl der hydrophilen Struktur 404 als auch der hydrophoben Struktur 406 (d. h. ein Abschnitt der Reste R2, R3 des Polymerclusters D als auch ein Abschnitt des Rests R1) entfernt, um dadurch die hydrophile Struktur 404 und die hydrophobe Struktur 406 zu Strukturieren. Folglich wird ein Abschnitt des Übergangsmetalls A zur nachfolgenden Aktivierung und Plattierung freigelegt. Um Struktur 440 zu erhalten, wird erst ein Abschnitt der hydrophoben Struktur 406 durch Laserbearbeitung entfernt, um dadurch Zwischenstruktur 420 zu erhalten. Zweitens wird ein freigelegter Abschnitt der hydrophilen Struktur 404 durch Behandlung mit einer alkalischen Base wie beispielsweise NaOH oder KOH entfernt, um Struktur 440 zu erhalten. Daher wird ein Teil des inaktiven Materials R1, R2, R3 entfernt, um dadurch einen Teil des Platingkatalysators in Form des noch deaktivierten Übergangsmetalls A zum nachfolgenden Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls A aus dem deaktivierten Zustand (Palladium im „2+“-Ladungszustand) in den aktivierten Zustand (Palladium im „0“-Ladungszustand) freizulegen.
Die freigelegte Oberfläche des Übergangsmetalls A (Palladium im „2+“-Ladungszustand) der Struktur 440 kann anschließend in Bezug auf Platebarkeit durch eine chemische Reduktion (dadurch das Palladium aus dem „2+“-Ladungszustand in den elektrisch neutralisierten „0“-Ladungszustand umwandelnd) aktiviert werden. Durch diese Aktivierung wird das Palladium passend elektrisch leitfähig und wird dadurch fähig, als eine Basis zum Platen elektrisch leitfähigen Materials 106 darauf zu dienen, siehe Struktur 460. Folglich umfasst das Umwandeln zur Aktivierung eines Teils des Übergangsmetalls A elektrisches neutralisieren vorher elektrisch geladenen Materials des Übergangsmetalls A.
Um die Struktur 460 zu erhalten, wird daher das elektrisch leitfähige Material 106 (zum Beispiel Nickel) durch stromloses Platen auf der freigelegten und aktivierten Oberfläche des Übergangsmetalls A gebildet.
Zusammenfassend kann der Aktivierungs- und Ionisierungsprozess gemäß 4 wie folgt durchgeführt werden:

Durch Laserbearbeitung (vorzugsweise unter Verwendung einer Wellenlänge in einem Bereich von 1060 nm bis 2700 nm) von Struktur 400 wird ein Abschnitt der hydrophilen Struktur 404 oder der hydrophilen Komponente an der Übergangsmetall-Polymermatrix freigelegt, und dadurch Struktur 420 erhalten. Dies wird gefolgt durch eine Ionisierung unter Verwendung einer alkalischen Base (zum Beispiel NaOH oder KOH) mit einer Konzentration von 30 g/L bis 70 g/L, um die Übergangsmetall-Polymermatrix in der Moldmasse zu aktivieren, um den Platingprozess zu ermöglichen.

5 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
Als Alternative zu dem unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Verfahren verwendet das Verfahren gemäß 5 ein Ar enthaltendes Plasma (für eine Batchprozedur) oder einen Ar enthaltenden Laser (wenn eine Region des Übergangsmetalls A selektiv freigelegt werden soll). Als eine weitere Alternative kann ein oder mehrere weitere Nobelelement/- gase verwendet werden. Um Struktur 440 auf Grundlage von Struktur 400 gemäß 5 zu erhalten, kann eine Argongaslaserbehandlung durchgeführt werden. Um Struktur 460 von Struktur 440 gemäß 5 zu erhalten, kann eine Reduktion und eine stromlose Nickelabscheidung durchgeführt werden.
Als eine weitere Alternative dazu ist es möglich, ein Ar+H₂-Plasma zu verwenden, welches die Notwendigkeit für einen Reduktionsprozess beim Platen eliminieren kann.
6 veranschaulicht Querschnittsansichten von Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform erhalten werden.
Um einen Teil der hydrophilen Struktur 404 und der hydrophoben Struktur 406 zu entfernen, kann ein inverser Teil des inaktiven Materials in Form der Reste R1, R2, R3 durch Karbonisieren in nicht-platebares Material umgewandelt werden. Folglich wird Struktur 600 mit einer karbonisierten Struktur als nicht-platebares Material 602 erhalten. Um Struktur 620 gemäß 6 zu erhalten wird ein verbleibender nicht umgewandelter Teil des inaktiven Materials in Form der Reste R1, R2, R3 entfernt, um dadurch die hydrophile Struktur 404 und die hydrophobe Struktur 406 komplett zu entfernen. Dadurch wird Struktur 620 erhalten, in welcher ein Teil des Übergangsmetalls A freigelegt ist, wohingegen ein anderer Teil des Übergangsmetalls A mit dem umgewandelten nicht-platebaren Material 602 bedeckt bleibt. Nachfolgend kann der freigelegte Teil des Übergangsmetalls A aus dem deaktivierten (in Bezug auf Platebarkeit) 2+ Ladungszustand in den aktivierten (in Bezug auf Platebarkeit), elektrisch neutralen Ladungszustand umgewandelt werden.
Alternativ zu den unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschriebenen Verfahren bezieht sich das unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Verfahren eher auf einen Deaktivierungsprozess als auf einen Aktivierungsprozess.
Unter Verwendung eines Hochleistungslasers ist es möglich, die nichtplatende Region auf dem Packungskörper zu karbonisieren, siehe den Übergang von Struktur 400 zu Struktur 600 gemäß 6. Nachfolgend kann eine chemische Behandlung durchgeführt werden (zum Beispiel mit einer schwachen Base (wie beispielsweise Monoethanolamin, vorzugsweise mit einer Konzentration von 3 Volumen-% bis 15 Volumen-%)), um sowohl verbleibende Teile der hydrophoben Struktur 406 als auch der hydrophilen Struktur 404 an der Platingregion auf dem Packungskörper zu entfernen, siehe Übergang von Struktur 600 zu Struktur 620 gemäß 6. Reduktion des Übergangsmetalls A von Pa²⁺ zu Pa⁰ ermöglicht anschließend einen nachfolgenden Platingprozess, siehe Übergang von Struktur 620 zu Struktur 640 in 6.
Die gemäß 4 bis 6 hergestellte platebare Moldmasse kann in Kombination mit einer nicht-platebaren Moldmasse verwendet werden, um durch Laseraktivierung oder Laserdeaktivierung von Übergangsmetall A Selektivität beim Platen in z-Richtung (d. h. in einer vertikalen Richtung) und Selektivität in x- und y-Richtungen (d. h. in einer horizontalen Ebene) zu erzeugen.
Zum Beispiel können die in 7 bis 11 gezeigten Packungen 100 mit einer solchen Kombination von einem platebaren Verkapselungsmaterial 102 mit einem nicht-platebaren Verkapselungsmaterial 104 erhalten werden:

7 veranschaulicht eine anschlussfreie Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform für RF-Frontmodulanwendungen. Die Packung 100 gemäß 7, welche Packung 100 Packung 100 gemäß 1 entspricht, stellt wegen des Auskleidens einer äußeren Oberfläche von einem Teil der Packung 100 mit geplatetem elektrisch leitfähigen Material 106 eine Lösung bereit für EMI (elektromagnetische Interferenz)-Abschirmung und/oder ESD (elektromagnetische Entladung)-Schutzzwecke.

8 veranschaulicht eine Packung 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform, welche eine miniaturisierte Leistungspackung mit hoher Wärmedissipationsleistung ist. Die Packung 100 gemäß 8 weist eine Wärmesenke 802 auf, welche hier als eine Kupferplatte eingebettet ist und welche thermisch in Form von Durchkontaktierungen 800 auf und in einer Epoxidmoldmassenoberfläche an eine Kupferleiterbahn gekoppelt ist. Wie aus Pfeilen 804 entnommen werden kann, kann durch den Halbleiterchip 108 während des Betriebs generierte Wärme verteilt und einer Umgebung der Packung 100 bereitgestellt werden. Gemäß 8 trägt das geplatete elektrisch leitfähige Material 106 ebenfalls zur wirksamen Wärmeabfuhr von dem Halbleiterchip 108 hin zur Umgebung der Packung 100 bei.
9 veranschaulicht eine Packung 100 gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform. 9 betrifft eine System-in-Package (SIP)-Architektur mit einer Kupferleiterbahn auf einer Epoxidmoldmassenoberfläche. Packung 100 gemäß 9 ist eine Package-on-Package-Anordnung, da eine passive Komponente 900 auf den verpackten Halbleiterchip 108 montiert ist.
10 veranschaulicht eine SIP-Packung 100 gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Packung 100 gemäß 10 ist eine Ausführungsform in Übereinstimmung mit Wafer-Level-Packung (WLP)-Technologie. Wie in 9 wird Platen durch das elektrisch leitfähige Material 106 auf der oberen Oberfläche der Moldmasse durchgeführt.
11 veranschaulicht eine SIP-Packung 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist ein Halbleiterchip 108 in platebarem Verkapselungsmaterial 102 gekapselt. Ein weiterer Halbleiterchip 108 ist auf dem platebaren Verkapselungsmaterial 102 montiert, ist elektrisch mit dem vorher erwähnten Halbleiterchip 108 durch Bonddrähte 1100 verbunden, und wird nachfolgend durch ein weiteres Verkapselungsmaterial 1102 gekapselt. Daher entspricht 11 einer Architektur mit eingebettetem Chip mit einer Kupferleiterbahn auf einer Epoxidformoberfläche.
12 veranschaulicht schematisch einen Prozess des Platens einer Oberfläche eines platebaren Verkapselungsmaterials 102 mit elektrisch leitfähigem Material 106 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Auf Grundlage von 12 wird ein stromloser Platingmechanismus, implementiert gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, im Folgenden in weiterem Detail erklärt. Bezugszahl 1200 entspricht einer aktiven Verbindung, Bezugszeichen 1202 entspricht einem Übergangsmetall wie beispielsweise Palladium, welches durch ein Reduktionsmittel 1206 behandelt werden kann (siehe Bezugszeichen 1204), welches oxidiert wird und welches durch ein Nickelion 1210 wie beispielsweise Ni²⁺ behandelt werden kann (siehe Bezugszeichen 1208), welches reduziert wird.
Ein Prozessablauf kann wie folgt sein:

1. Eine Argonplasma- oder Laserbehandlung kann angewendet werden, um eine hydrophobe Komponente eines Organometalls zu entfernen, welches an ein Wachs, einen Haftvermittler, einen Katalysator und ein Kopplungsmittel usw. befestigt ist.
2. Ionisierung des Organometalls kann zum Beispiel durch ein Argonplasma oder durch NaOH durchgeführt werden.
3. Aktivierung des Organometalls der Epoxidverbindung kann durch Reduktion von neuem Metallion durch ein Reduktionsmittel durchgeführt werden. Eine aktive Oberfläche kann als Katalysatoroberfläche wirken. Eine entsprechende chemische Reaktion kann sein: ${Pd}^{2} + RED \to Pd + O$
4. Die aktive Oberfläche wird für stromloses Platen durch Palladiumkatalyse elektrisch leitfähig und sie wird einen Redoxprozess in wässriger Metall-Lösung durchlaufen.

Eine chemische Reaktion betreffend eine Oxidation des Reduktionsmittels kann wie folgt sein: $RED - Ox + ne$
Reduktion von Nickelion (katalysiert durch einen Katalysator) kann wie folgt sein: ${mNi}^{2} + 2 {me}^{-} \to {mNi}^{0},2 m = n$
Gesamt- oder Summenreaktion: ${mNi}^{2} + RED \to {mNi}^{0} + Ox$
13 veranschaulicht einen Ablaufplan 1300 eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Komplettes Platen zum EMI-Schutz kann durchgeführt werden.
In einem Block 1302 wird Aushärten nach dem Formen durchgeführt. In einem nachfolgenden Block 1304 wird Laseraufrauung auf der Oberseite und Laserkennzeichnung durchgeführt. In einem nachfolgenden Block 1306 wird die Packung mit einem chemisch widerstandsfähigen Ultraviolettband/einer selektiven Ultraviolettbehandlung gesägt. Kupferaufrauung wird in einem nachfolgenden Block 1308 durchgeführt. Nachfolgend wird ein Plasma angewendet (wie beispielsweise ein Argon-und/oder Wasserstoffplasma), siehe Block 1310. In einem nachfolgenden Block 1312 wird Ultraschallreinigung in Wasser durchgeführt. In dem folgenden Block 1314 wird ein Palladiumaktivator für die Kupferoberfläche bereitgestellt. In einem optional nachfolgenden Block 1316 wird ein Reduktionsmittel zugegeben. Als nächstes wird Nickel in einer stromlosen Prozedur abgeschieden, siehe Block 1318. Zum Schluss kann eine Nachbearbeitung durchgeführt werden (siehe Block 1320).
14 veranschaulicht einen Ablaufplan 1400 eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform. Selektives Platen kann gemäß 14 durchgeführt werden. Im Vergleich zu 13 ist Block 1304 mit einem Block 1402 substituiert, in welchem Lasermusterung durchgeführt wird. Während Block 1310 gemäß 14 weggelassen wurde, wurde ein zusätzlicher Block 1404 zwischen Block 1314 und Block 1316 eingefügt. In Block 1404 wird NaOH-Aktivierung durchgeführt.
15 veranschaulicht ein geplatetes platebares Verkapselungsmaterial 102 und ein nicht geplatetes nicht platebares Verkapselungsmaterial 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Selektives Platen wird durch Lasermusterung gemäß 15 (auf ähnliche Weise wie in 4 und 5 gezeigt) erreicht. Dies bedeutet, dass eine mit einem Laser bestrahlte, so genannte Laserregion 1500, selektiv aktiviert und stromlos mit Nickel als elektrisch leitfähigem Material 106 geplatet wird. Eine nicht-Laserregion 1502 wird nicht geplatet.
16 veranschaulicht ein geplatetes platebares Verkapselungsmaterial 102 und ein nicht geplatetes nicht platebares Verkapselungsmaterial 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Gemäß 16 ist die Laserregion 1500 in Bezug auf Platen durch Karbonisieren von Laserregion 1500 gesperrt (auf ähnliche Weise wie in 6 gezeigt). Im Gegensatz dazu ist die nicht-Laserregion 1502 in der Lage, durch stromloses NickelPlaten mit elektrisch leitfähigem Material 106 bedeckt zu werden, zum Beispiel durch Eintauchen des Packungskörpers in ein stromloses Nickelbad.
17 veranschaulicht eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Packung 100 stellt die Funktion eines Gestensensors bereit. Ein Halbleiterchip 108 mit einer entsprechenden Funktionalität ist in einem platebaren Verkapselungsmaterial 102 gekapselt. Sowohl Halbleiterchip 108 als auch platebares Verkapselungsmaterial 102 sind auf einem Chipträger 1700 wie beispielsweise einem Leadframesubstrat angeordnet. Umverteilungsschichten HO werden auf sowohl Boden- als auch Oberseite des Halbleiterchips 108 bereitgestellt.
18 veranschaulicht eine Packung 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform mit einer oberen Packungsplattierung in Form des elektrisch leitfähigen Materials 106. 18 stellt eine Lösung zu der Übertragung von elektrischer Ladung innerhalb der Packung 100 bereit. Das geplatete elektrisch leitfähige Material 106 trägt dazu bei, Probleme mit ESD (elektrostatischer Entladung) zu reduzieren.
19 veranschaulicht eine Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Ausführungsform von 19 stellt eine EMI (elektromagnetische Interferenz)-Abschirmung für eine mit Anschlüssen versehene Packung 100 bereit, wobei der EMI-Schutz durch das selektiv geplatete elektrisch leitfähige Material 106 bereitgestellt wird. Gemäß 19 ist der Halbleiterchip 108 mechanisch auf einem Chipträger 1700 (wie beispielsweise ein Leadframe) montiert und ist elektrisch mit dem Chipträger 1700 durch einen Bonddraht 1100 verbunden.
20 veranschaulicht eine Packung 100 mit integrierter Antennenstruktur 2000 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Packung 100 ist in 20 in einer Querschnittsansicht 2050, in einer Draufsicht 2060 und - mit einer ähnlichen Architektur - in einer dreidimensionalen Ansicht 2070 und in einer transparenten dreidimensionalen Ansicht 2080 gezeigt. Die Packung 100 ist als eine Gestensensorpackung 100 konfiguriert. Wenn eine Geste ausgeführt wird, beeinflusst dies ein durch die Antennenstruktur 2000 erfasstes elektrisches Signal charakteristisch. Genauer, die Antennenstruktur 2000 kann zum Empfangen eines Radarsignals konfiguriert werden. Das Ereignis einer Geste kann daher durch einen Halbleiterchip 108 erfasst werden, welcher elektrisch mit der Antennenstruktur 2000 durch eine Seitenwandplattierung in Form des elektrisch leitfähigen Materials 106 verbunden ist. Die Antennenstruktur 2000 ist als eine strukturierte elektrisch leitfähige Schicht auf einer oberen Hauptoberfläche der Packung 100 gebildet.
Gemäß 20 ist die Antennenstruktur 2000 auf einem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102 angeordnet oder integriert (zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben), über einem Substrat 2004 angeordnet, welches seinerseits eine in einem nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterial 104, wie beispielsweise eine gewöhnliche Moldmasse (die zum Beispiel frei ist von Metallteilchen), eingebettete Umverteilungsschicht 110 umfasst. Gemäß 20 umfasst das Substrat 2004 die Umverteilungsschicht 110, einen Teil des nicht-platebaren Verkapselungsmaterials 104 und ein einer Lötmaske 2006 benachbartes Lötpad 2002. Gemäß 20 ist die Antennenstruktur 2000 an einer oberen Oberfläche der Packung 100 lokalisiert. Eine laterale Seitenwand des ersten Verkapselungsmaterials 102 ist zum elektrischen Verbinden des Halbleiterchips 108 mit der Antennenstruktur 2000 mit elektrisch leitfähigem Material 106 geplatet. Eine laterale Seitenwand des nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterials 104, welche vier Isolierstreben in vier Ecken der Packung 100 einschließen kann (siehe die dreidimensionalen Ansichten 2070, 2080), ist frei von elektrisch leitfähigem Material 106, da ihre Oberfläche nicht platebar ist, und ist daher nicht mit geplatetem elektrisch leitfähigen Material 106 bedeckt, obwohl während einer Platingprozedur diesem ausgesetzt. Die Lötstruktur 2002, welche hier als ein Lötpad ausgeführt ist, ist auf dem zweiten Verkapselungsmaterial 104 angeordnet. Die Lötmasken 2006 werden auf einer oberen Hauptoberfläche des ersten Verkapselungsmaterials 102 und auf einer unteren Hauptoberfläche des zweiten Verkapselungsmaterials 104 gebildet.
Das Substrat 2004 ist ein geformtes Leiterbahnsubstrat mit Umverteilungsschicht 110, mit Nacktchippads 2010 durch die Umverteilungsschicht 110 verbundenen Lötstruktur 2002, und die Moldmasse ist von der nicht-platebaren Art. Es gibt einen Abschnitt des zweiten Verkapselungsmaterials 104, der eine Ausbuchtung einer Moldmasse bildet, die sich von dem und hinter das Substrat 2004 als Isolierstreben erstreckt, um Metallplattierung an den Seitenwänden in den vier Ecken der Packung 100 zu verhindern. Der Halbleiterchip 108 ist als ein funktioneller Chip mit daran befestigtem Nacktchippad 2010 konfiguriert und ist innerhalb des platebaren ersten Verkapselungsmaterials 102 als platebare Moldmasse geformt. Packung 100 kann zum Freilegen der Isolierstrebe(n) gedünnt werden. Um Packung 100 zu erhalten, kann Lötmaskendrucken und Aushärten sowie Packungsvereinzelung durchgeführt werden, um die Packungsseitenwände freizulegen, gefolgt von stromlosen Platen.
21 veranschaulicht eine Packung 100, ebenfalls als ein Gestensensor konfiguriert, mit packungsintegrierter Antennenstruktur 2000 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
In der Ausführungsform von 21 ist das geplatete elektrisch leitfähige Material 106 auf Seitenwandabschnitten des platebaren ersten Verkapselungsmaterials 102 angeordnet, um den Halbleiterchip 108 elektrisch mit den auf der oberen Oberfläche der Packung 100 angeordneten Lötstrukturen 2002 zu verbinden. Mit anderen Worten wird das Seitenwandplaten verwendet für eine Zwischenverbindung von dem Halbleiterchip 108 zu der Lötstruktur 2002, konfiguriert als Lötpad, um eine Verbindung zu einer Montageplatte wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte (PCB, nicht gezeigt) bereitzustellen. Außerdem wird die Antennenstruktur 2000 als eine strukturierte elektrisch leitfähige Schicht auf einer unteren Hauptoberfläche des nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterials 104 bereitgestellt, und daher auf einer Bodenoberfläche der Packung 100. Daher wird die Antennenstruktur 2000 als ein Abschnitt des Substrats 2004 gemäß 21 bereitgestellt. Eine dielektrische Schicht 2100 trennt und beabstandet vertikal Abschnitte des nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterials 104.
Das platebare erste Verkapselungsmaterial 102 kann ein dielektrisches Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante umfassen. In der Ausführungsform von 21 kann das Substrat 2004 eine Vorformung einschließlich oberem Bolzen (engl. stud), Umverteilungsschicht 110 und Antennenstruktur 2000 mit niedriger Dielektrizitätskonstante sein. Wie aus der Draufsicht 2060 von 21 entnommen werden kann, können Abschnitte des nicht-platebaren Verkapselungsmaterials 104 vertikal nach oben zur der Hauptoberfläche der Packung 100 hervorstehen, um dadurch die auf dem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102 gebildeten individuellen Lötstrukturen 2002 durch selektives Platen zu trennen.
Gemäß 21 umfasst das Substrat 2004 eine geformte Leiterbahn, Umverteilungsschicht 110, strukturierte Antennenstruktur 2000, dielektrische Schicht 2100, einen Nacktchippad 2010 und eine nichtplatebare Moldmasse in Form des zweiten Verkapselungsmaterials 104. Abschnitte des nicht-platebaren zweiten Verkapselungsmaterials 104 des Substrats 2004 stehen als Isolierstreben zum Bereitstellen von Selektivität des Seitenwandplatens für die Bildung der Lötpads als Lötstrukturen 2002 hervor.
Der Halbleiterchip 108 ist an dem Nacktchippad 2010 befestigt und mit platebarer Moldmasse in Form des ersten Verkapselungsmaterials 102 gekapselt (hier geformt). Die Packung 100 kann zum Freilegen der Isolierstrebe(n) verdünnt werden. Es ist außerdem möglich, Lötmaskendrucken und Aushärten, Packungsvereinzelung um die Seitenwand der Packung freizulegen, gefolgt von stromlosem Platen, durchzuführen.
22 veranschaulicht eine Packung 100 mit einer als strukturierte Schicht in einem Oberflächenabschnitt eines nicht-platebaren Verkapselungsmaterials 104 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gebildeten Antennenstruktur 2000.
In der Ausführungsform von 22 ist das auf freigelegten Oberflächenabschnitten des platebaren ersten Verkapselungsmaterials 102 geplatete elektrisch leitfähige Material 106 zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Interferenz (EMI)-Abschirmung der Packung 100 konfiguriert. Des Weiteren umfasst die Packung 100 gemäß 22 außerdem vertikale Durchverbindungen 2200 (als Durchkontaktierungen konfiguriert, d. h. Durchgangslöcher gefüllt mit elektrisch leitfähigem Material wie beispielsweise Kupfer), die sich vertikal durch das erste Verkapselungsmaterial 102 zum Verbinden von Lötstrukturen 2002 durch Nacktchippads 2010 zu dem Halbleiterchip 108 erstrecken.
Die Ausführungsform von 22 umfasst daher ein Substrat 2004, umfassend geformte Leiterbahn, Umverteilungsschicht 110, Antennenmuster, dielektrische Schicht 2100, Nacktchippad 2010 und eine Moldmasse, die nicht platebar ist. Das Substrat 2004 weist Abschnitte der nicht-platebaren Moldmasse in Form des hinter einem Basisabschnitt des zweiten Verkapselungsmaterials 104 hervorstehenden und sich in das platebare erste Verkapselungsmaterial 102 erstreckenden zweiten Verkapselungsmaterials 104 auf, um Isolierstreben zum Definieren eines negativen Musters für Lötstrukturen 2002 und zum Definieren von Seitenwandplattierung zu bilden. Gemäß 22 ist der Halbleiterchip 108 an dem Nacktchippad 2010 befestigt und ist mit platebarer Moldmasse, d. h. mit dem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102, gekapselt (genauer, geformt). Um Packung 100 gemäß 22 herzustellen werden Laserbohren, Lötmaskendrucken und Aushärten, Platen auf Durchkontaktierungen und Packungsvereinzelung zum Freilegen der Packungsseitenwand durchgeführt, gefolgt von stromlosen Platen.
23 veranschaulicht einen ein Verfahren zum Herstellen einer Packung 100 mit integrierter Antennenstruktur 2000 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigenden Ablaufplan 2300.
Wie aus Block 2302 entnommen werden kann, kann Substrat 2004 mit nicht-platebaren Moldmassenausbuchtungen (d. h. mit der/den Isolierstrebe(n)) hergestellt werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2304 entnommen werden kann, kann der Halbleiterchip 108 anschließend an das Substrat 2004 befestigt werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2306 entnommen werden kann, kann die erhaltene Struktur mit dem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102 geformt werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2308 entnommen werden kann, kann anschließend Laserkennzeichnung durchgeführt werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2310 entnommen werden kann, kann die erhaltene Struktur durch Rückseitenschleifen bearbeitet werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2312 entnommen werden kann, kann anschließend eine Lötmaske 2006 gedruckt und ausgehärtet werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2314 entnommen werden kann, können die Packungen anschließend mit nach oben weisender Moldmasse und mit einem chemikalienbeständigen Band gesägt werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2316 entnommen werden kann, kann ein Haftvermittler durch Sprühen aufgetragen werden und kann ausgehärtet werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2318 entnommen werden kann, kann Metall auf der Oberfläche aufgeraut werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2320 entnommen werden kann, kann eine Plasmabehandlung durchgeführt werden, zum Beispiel durch Argon und/oder Wasserstoff. Wie aus einem nachfolgenden Block 2322 entnommen werden kann, kann ein Metall wie beispielsweise Kupfer in einer stromlosen Platingprozedur aufgetragen werden. Wie aus einem nachfolgenden Block 2324 entnommen werden kann, kann ein Oberflächenfinish angewendet werden, zum Beispiel Chemisch Nickel/Sudgold (ENIG, Electroless Nickel Immersion Gold). Die resultierende Struktur kann geprüft werden, siehe Block 2326.
24 veranschaulicht einen ein Verfahren zum Herstellen einer Packung 100 mit packungsintegrierter Antennenstruktur 2000 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform zeigenden Ablaufplan 2400.
Im Vergleich zu dem Ablaufplan 2300 ist Block 2306 gemäß Ablaufplan 2400 durch separate Blöcke 2402 und 2404 substituiert. Gemäß Block 2402 wird eine Prozedur zum Befestigen einer Isolierform durchgeführt, gefolgt von Überspritzen durch eine platebare Moldmasse (siehe Block 2404).
25 bis 32 zeigt Strukturen, die während eines Durchführens eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erhalten werden.
Gemäß 25 (welche Block 2302 in 24 entspricht) wird Substrat 2004 auf der Basis eines Leadframes bereitgestellt. Eine Verbindungsspur 2500 auf einer Seitenwand ist in einem Detail von 25 gezeigt.
Gemäß 26 (welche Block 2304 in 24 entspricht) werden Halbleiterchips 108 in einer Flip-Chip-Architektur montiert.
Gemäß 27 (welche Block 2402 in 24 entspricht) wird eine Isolierform befestigt. Mit anderen Worten werden multiple Isolierstreben aus nicht-platebarem zweiten Verkapselungsmaterial 104 mit dem Substrat 2004 verbunden. Zum Beispiel kann ein Dummy-Form-Array gebildet und in kleine Stücke geschnitten werden, welche an die entsprechenden Positionen des leadframeartigen Substrats 2004 befestigt werden können.
Gemäß 28 (welche Block 2404 in 24 entspricht) wird die Struktur gemäß 27 mit platebarer Moldmasse, d. h. mit dem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102, überspritzt.
Gemäß 29 (welche Block 2314 in 24 entspricht) wird die Struktur gemäß 28 zum Vereinzeln individueller Packungen 100 entlang Trennlinien 2900 gesägt.
Gemäß 30 (welche Blöcken 2316, 2318, 2320 in 24 entspricht) wird eine Impfprozedur auf dem platebaren ersten Verkapselungsmaterial 102 durchgeführt. Ein Haftvermittler wird aufgetragen und ausgehärtet, und die Oberfläche wird durch ein Plasma (wie beispielsweise ein Argon- und/oder Wasserstoffplasma) aktiviert. Aktivierte Abschnitte des ersten Verkapselungsmaterials 102 sind mit Bezugszeichen 3000 angegeben.
Gemäß 31 (welche Block 2324 in 24 entspricht) wird das elektrisch leitfähige Material 106 durch stromloses Platen auf aktivierte Abschnitte 3000 aufgetragen. Nachfolgend wird ein ENIG Oberflächenfinish angewendet.
32 zeigt eine Draufsicht 3200 und eine Bodenansicht 3250 der hergestellten Packung 100.
33 bis 36 zeigen Strukturen von Packungen 100. Die veranschaulichten Ausführungsformen betreffen ein Patch-Antennendesign (obwohl weitere Antennendesigns möglich sind).
33 zeigt ein platebares Verkapselungsmaterial 102 und ein nichtplatebares zweites Verkapselungsmaterial 104 sowie ein Detail 3300 mit einer zum Antennenanschluss freigelegten Spur 3302. Die in 33 gezeigte Struktur betrifft einen Zustand vor Platen. 34 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Detail 3300.
35 zeigt ein platebares Verkapselungsmaterial 102 und das nichtplatebare zweite Verkapselungsmaterial 104 sowie ein Detail 3500 mit der zum Antennenanschluss nach Platen freigelegten Spur 3302, d. h. dem aufgetragenen elektrisch leitfähigen Material 106. 36 zeigt eine vergrößerte Ansicht von Detail 3500.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Packung (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: • elektrisches Koppeln einer Umverteilungsschicht (110) mit mindestens einem Halbleiterchip (108); • Verkapseln des Halbleiterchips (108) mit einem Verkapselungsmaterial (102), das eine Moldmasse ist und ein Übergangsmetall in einer Konzentration zwischen 10 und 10.000 ppm enthält; • selektives Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls, so dass die elektrische Leitfähigkeit des Verkapselungsmaterials (102) zunimmt; • Platen einer äußeren lateralen Seitenwand des umgewandelten Verkapselungsmaterials (102) mit einem elektrisch leitfähigen Material (106) zum Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Kopplung zu der Umverteilungsschicht (110) und einer elektronischen Peripherie, wobei die elektronische Peripherie zumindest teilweise an einer Oberfläche der Packung (100) lokalisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Seitenwand des Verkapselungsmaterials (102) vor dem Platen durch Sägen freigelegt wird, während das Verkapselungsmaterial (102) der Packung (100) auf einem temporären Träger angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das selektive Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls eine Laserbehandlung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das selektive Umwandeln eines Teils des Übergangsmetalls eine chemische Reduktion beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Platen ein stromloses Platen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Moldmasse eine epoxidbasierte Moldmasse umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Übergangsmetall aus der Gruppe, bestehend aus Palladium, Kupfer und Nickel, ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Halbleiterchip (108) ein Leistungshalbleiterchip ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektronische Peripherie eine gedruckte Leiterplatte umfasst.