DE102017106055B4 - Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE102017106055B4
DE102017106055B4 DE102017106055.3A DE102017106055A DE102017106055B4 DE 102017106055 B4 DE102017106055 B4 DE 102017106055B4 DE 102017106055 A DE102017106055 A DE 102017106055A DE 102017106055 B4 DE102017106055 B4 DE 102017106055B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cul
layer
damping layer
elp
met
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017106055.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102017106055A1 (de
Inventor
Wolfgang Pahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to DE102017106055.3A priority Critical patent/DE102017106055B4/de
Priority to PCT/EP2018/055661 priority patent/WO2018172081A1/en
Priority to US16/495,807 priority patent/US11234082B2/en
Publication of DE102017106055A1 publication Critical patent/DE102017106055A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102017106055B4 publication Critical patent/DE102017106055B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49866—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
    • H01L23/49894—Materials of the insulating layers or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0045—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
    • B81B7/0048—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the MEMS die and the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00325—Processes for packaging MEMS devices for reducing stress inside of the package structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/006—Interconnection of transducer parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838—Geometry or layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2410/00—Microphones

Abstract

Trägersubstrat, umfassend- einen Substratkörper (SUB), der eine Mehrschichtstruktur aufweist- elektrische Anschlussinseln (COP) auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers (SUB)- eine organische Dämpfungsschicht (CUL) auf der Oberseite des Substratkörpers (SUB)- elektrisch leitende längliche Bauteile (ELP), die oben auf der Dämpfungsschicht (CUL) angeordnet sind und jeweils mit einer elektrischen Anschlussinsel (COP) in Kontakt stehen- Lötinseln (SOP), die an einem Ende eines jeweiligen elektrisch leitenden länglichen Bauteils (ELP) gebildet sind, das von einer jeweiligen Anschlussinsel (COP) entfernt liegt- wobei die Dämpfungsschicht (CUL) und die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) gemeinsam so strukturiert sind, dass sie einen gemeinsamen Strukturrand aufweisen.

Description

  • Wenn ein stressempfindlicher Chip auf einem Substrat angebracht wird, das einen anderen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, verursacht jede Temperaturschwankung im Chip Spannungen. Eine erste Spannung tritt im Chip bereits auf, nachdem der Chip auf ein Substrat gelötet und der Chip auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Jeder weitere Temperaturwechsel führt zu unterschiedlichen Spannungen, die den Chip und besonders den Verbindungspunkt, der ein Lötbondhügel sein kann, belasten können. Eine steigende Anzahl solcher Temperaturwechsel kann die Verbindungen ermüden und zu Schäden bis hin zur totalen Zerstörung des Bauelements führen. Um eine solche thermische Belastung zu minimieren, müssen die Ausdehnungskoeffizienten abgestimmt werden. Eine Abstimmung ist vielleicht möglich, beschränkt aber den Hersteller auf die Verwendung von Materialien, die hinsichtlich der gewünschten Funktion als Chipmaterial oder Substratmaterial nicht optimal sind.
  • Gemäß einer weiteren bekannten Lösung wird eine dielektrische Polymerschicht über der Kontaktfläche eines Chip-Bauelements aufgebracht. Die Polymerschicht dient als Planarisierungsschicht, auf der eine Umverteilungsschicht gebildet wird. Auf der Umverteilungsschicht werden Lötbondhügel gebildet. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der Polymerschicht, die üblicherweise aus BCB, PI oder PBO besteht, kann die Belastung auf eine gewisse Menge reduziert werden.
  • Einige hochempfindliche Chips, zum Beispiel Sensoren, die bewegliche Bauteile oder Strukturen umfassen, sind jedoch nicht für die Anwendung dieser Technologie geeignet. Für solche Sensoren, wie etwa Mikrofone und Drucksensoren, die mit einer Membran arbeiten, hat jede Belastung, die auf die Membran wirkt, Auswirkungen auf die Sensorcharakteristik des Bauelements. Diese Auswirkung führt nicht zu einem Schaden, hat aber auf einer sehr niedrigen Belastungsebene zur Folge, dass die charakteristischen Parameter des Sensors mit der Belastung variieren. Somit wird jede Messung mit einem solchen durch Belastung beeinflussten Sensor Werte liefern, die von mit einem nicht beeinflussten Sensor gemessenen Werten abweichen können.
  • Eine andere Folge ist, dass die Messwerte eine große Streuung aufweisen, die für die Sensoranwendung nicht akzeptabel ist. Außerdem weisen allgemein verwendete Lötmaterialien einen gemäßigten Schmelzpunkt bei etwa 180°C bis 230°C auf. Solche Lötmaterialien sind vom metallurgischen Standpunkt aus gesehen bereits bei Raumtemperatur in einem Hochtemperaturbetriebszustand. Das bedeutet, dass jede fehlabstimmungsbedingte Belastung schnell zu plastischer Verformung der Lötverbindung führt. Eine solche Verformung weist eine typische Zeitkonstante von nur ein paar Tagen auf. Nachdem ein solcher Chip auf ein Substrat oder in ein Bauelement gelötet wurde und auch noch nach der Kalibrierung des Sensors kann eine erhebliche Abweichung der Sensorcharakteristik auftreten. Weitere Probleme ergeben sich, wenn die empfindliche Membran einigen in diesem belastungsreduzierenden Verfahren verwendeten Prozessschritten nicht standhält. Bei den sehr empfindlichen und beweglichen Strukturen und Membranen der Sensor-Bauelemente können die erforderlichen Abscheidungs- und Strukturierungsschritte für die Polymerschicht gemäß dem vorgeschlagenen Prozess nicht verwendet werden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen belastungsreduzierenden Prozess und eine Anordnung bereitzustellen, die eine Anbringung von stressempfindlichen Chip-Bauelementen wie Sensorchips auf einem Substrat unter reduzierter Gesamtbelastung erlauben.
  • Sowohl aus der DE 102 39 080 A1 als auch aus der US 2004/0 070 075 A1 sind integrierte Schaltungen bekannt, die eine Kontaktierungseinrichtung auf einer elastisch deformierbaren Erhebung auf der Schaltung aufweisen.
  • Aus der EP 1 143 515 A2 ist eine Leiteranordnung auf einem Substrat bekannt, auf einem Basismaterial mit hoher Elastizität und darauf eine Unterlage mit niederer Elastizität angeordnet ist. Eine Verkabelung ist hierbei oberhalb der Unterlage mit niederer Elastizität angeordnet und unter anderem über Durchkontaktierungen elektrisch angebunden.
  • Aus der US 6 208 525 B1 ist ein Verfahren, zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung bekannt. Hierbei wird unter anderem beschrieben, dass Elektrodenflächen auf einer weichen Schicht aufgebracht sein können.
  • Die oben adressierten Aufgaben und andere Aufgaben werden von einem Trägersubstrat gemäß Anspruch 1 der Erfindung erfüllt. Ausführungsformen des Trägersubstrats sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägersubstrats werden durch weitere Ansprüche angegeben.
  • Der Grundgedanke der Erfindung ist es, eine stressabbauende Anordnung bereitzustellen, die keine Beschränkungen im Hinblick auf irgendwelche prozessempfindlichen Strukturen auf einem Bauelement aufweist. Daher sind die stressabbauenden Mittel auf dem Substrat eingerichtet, auf dem das stressempfindliche Bauelement angebracht ist. Der Vorteil besteht darin, dass alle Prozessschritte, die notwendig sind, um die stressabbauenden Mittel bereitzustellen, an dem Substrat vorgenommen werden können, das selbst nicht stressempfindlich ist.
  • Das Trägersubstrat gemäß der Erfindung umfasst einen eine Mehrschichtstruktur aufweisenden Substratkörper. Auf der Oberseite des Substratkörpers gibt es elektrische Anschlussinseln. Ferner ist eine organische Dämpfungsschicht auf der Oberseite des Substratkörpers eingerichtet. Oben auf der Dämpfungsschicht sind Lötinseln zur Anbringung eines elektrischen Bauelements darauf eingerichtet. Elektrisch leitende längliche Bauteile verbinden eine Anschlussinsel auf der Oberseite des Substratkörpers mit einer Lötinsel oben auf der Dämpfungsschicht. Aufgrund des länglichen Bauteils können Anschlussinseln und entsprechende Lötinseln in einem Abstand voneinander so gefertigt sein, dass ein erheblicher Anteil des länglichen stabförmigen Teils oben auf der Dämpfungsschicht geführt wird. Infolgedessen benötigt das längliche Bauteil eine Länge in Längungsrichtung, die mindestens so lang wie der Abstand zwischen der jeweiligen Anschlussinsel und der entsprechenden Lötinsel ist. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, stimmt die Längungsrichtung mit der Achse überein, entlang der das längliche Bauteil seine größte Ausdehnung aufweist. Daher kann die Form des länglichen Bauteils willkürlich gewählt werden.
  • Die Dämpfungsschicht selbst weist einige elastische Eigenschaften auf, die auf dem niedrigen E-Modul der organischen Dämpfungsschicht beruhen. Deshalb kann die Dämpfungsschicht als belastungsabbauende Schicht dienen, die einen Teil der Belastung kompensiert, die zwischen der Anschlussinsel und der Lötinsel aufgebaut werden könnte. Ferner ist die belastungsmindernde Wirkung bei jeder Temperaturschwankung, der das Bauelement ausgesetzt ist, wirksam.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die länglichen Bauteile auf der Oberseite der Dämpfungsschicht entlang ihrem Verlauf gebogen oder abgewinkelt, um entlang ihrem Verlauf eine Länge bereitzustellen, die größer ist als der kürzeste Abstand zwischen der jeweiligen Lötinsel und der jeweiligen Anschlussinsel. Ein solches gebogenes oder abgewinkeltes längliches Bauteil kann eine Verringerung oder Vergrößerung von geometrischen Dimensionen kompensieren, selbst wenn eine unterschiedliche Wärmeausdehnung von verbundenen Bauteilen stattfindet.
  • Die Dämpfungsschicht benötigt ein niedriges E-Modul von etwa 1 GPa oder weniger. Dies bedeutet, dass bereits geringe Kräfte, die auf die Dämpfungsschicht einwirken, eine Verformung zur Folge haben, die eine Kompensation der Kräfte durch die Dämpfungsschicht ist. Ein noch geringeres E-Modul von etwa 0,1 GPa (gemessen bei 25°C) oder weniger wird bevorzugt.
  • Ein weiterer Parameter, der für die kompensierende Funktion der Dämpfungsschicht wichtig ist, ist die Schichtdicke der Dämpfungsschicht, die vorzugsweise so gewählt ist, dass sie 10 µm oder mehr beträgt. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 20 und 50 µm Schichtdicke der Dämpfungsschicht. Die relativ hohe Dicke der Dämpfungsschicht stellt eine ausreichend hohe Verformungsreserve bereit, wenn jeweilige Kräfte auf die Dämpfungsschicht einwirken.
  • Das leitende längliche Bauteil wird aus einer oben auf der Dämpfungsschicht abgeschiedenen Metallschicht strukturiert. Bei der Strukturierung der Metallschicht kann ein Prozess verwendet werden, der die Metallschicht und die Dämpfungsschicht darunter so strukturiert, dass das längliche Bauteil und die Dämpfungsschicht einen gemeinsamen Strukturrand aufweisen. Die Strukturierung kann dadurch erfolgen, dass Einschnitte entlang der gewünschten Strukturränder der länglichen Bauteile gebildet werden, wodurch mindestens ein Teil der Dämpfungsschicht entfernt wird. In diesen Einschnitten kann die Dämpfungsschicht zumindest teilweise entfernt werden, aber am meisten bevorzugt wird sie entlang der Einschnittlinien bis hinunter zur Oberfläche des Substratkörpers vollständig entfernt. Durch die Einschnitte wird das längliche Bauteil von der verbliebenen Metallschicht elektrisch isoliert, die ursprünglich über der gesamten Oberfläche der Dämpfungsschicht aufgebracht wurde. In einigen Fällen ist es daher nicht notwendig, diese verbliebenen Bauteile der Metallschicht zu entfernen. Aber es ist möglich, die Metallschicht zu entfernen, so dass nur die länglichen Bauteile nach der Strukturierung verbleiben.
  • Wenn die verbliebene Metallschicht entfernt wird, kann die darunter liegende Dämpfungsschicht gleichzeitig entfernt werden. Das Entfernen kann einfach durch ein Abreißen der Metallschicht zusammen mit der darunter liegenden Dämpfungsschicht wie ein Film von der Oberfläche des Substratkörpers erfolgen.
  • Nach der gemeinsamen Strukturierung der Metallschicht und der Dämpfungsschicht und dem Entfernen der verbliebenen Metallschicht und verbliebenen Dämpfungsschicht bildet die strukturierte Dämpfungsschicht eine Art Mesastruktur. Die Oberfläche dieser Mesastruktur wird durch die länglichen Bauteile komplett bedeckt.
  • Wenn die verbliebenen Teile der Metallschicht und der darunter liegenden Dämpfungsschicht, die nicht die länglichen Bauteile bilden, auf dem Substratkörper verbleiben, können diese als Tragstrukturen ohne irgendeine weitere elektrische Funktion und einfach zur Verbesserung der mechanischen Stabilität einer späteren Anordnung, wenn ein elektrisches Bauelement auf der Oberfläche des Trägersubstrats angebracht ist, verwendet werden. In diesem Fall weisen nur die länglichen Bauteile einen elektrischen Kontakt mit den Anschlussinseln auf der Oberfläche des Substratkörpers auf, wohingegen der Substratkörper keinen weiteren elektrischen Kontakt auf seiner oberen Oberfläche aufweist.
  • Das Trägersubstrat kann vorzugsweise für die Anbringung eines stressempfindlichen elektrischen Bauelements darauf, wie etwa eines MEMS-Mikrofons, verwendet werden. Das MEMS-Mikrofon kann in einer Flip-Chip-Anordnung auf den Lötinseln auf der oberen Oberfläche der Dämpfungsschicht gebondet werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von repräsentativen Ausführungsformen und der begleitenden Figuren erläutert. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Aus den Figuren können keine absoluten oder relativen Dimensionen entnommen werden, da einige Teile zum besseren Verständnis vergrößert dargestellt sein können.
    • 1 zeigt einen Substratkörper in einer Draufsicht sowie in einer Querschnittsansicht.
    • 2 zeigt zwei Ansichten desselben Substratkörpers nach dem Aufbringen einer Dämpfungsschicht.
    • 3 zeigt die Anordnung, nachdem Löcher gebohrt wurden, um Anschlussinseln zu exponieren.
    • 4 zeigt die Anordnung nach dem Abscheiden einer Metallschicht oben auf der Dämpfungsschicht.
    • 5 zeigt die Anordnung, nachdem Einschnitte zur Strukturierung von länglichen Bauteilen innerhalb der Dämpfungsschicht und der Metallschicht vorgenommen wurden.
    • 6 zeigt die Anordnung, nachdem die verbliebene Metallschicht und Dämpfungsschicht entfernt wurden.
    • 7 zeigt die Anordnung nach dem Aufbringen einer Lötmaske.
    • 8 zeigt die Anordnung mit auf Lötinseln eingerichteten Lötkugeln.
    • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektrischen Bauelements, das in Flip-Chip-Technik auf einem Substratkörper angebracht ist.
    • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauelements, das auf einer Lötinsel über einer Dämpfungsschicht gemäß der Erfindung auf einem Trägersubstrat angebracht ist.
    • 11 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit nicht entfernten verbliebenen Teilen der Dämpfungsschicht und des Metalls.
    • 12 zeigt ein gebrauchsfertiges elektronisches Bauelement, das als Sensor-Bauelement ausgeführt ist.
  • 1 bis 8 zeigen unterschiedliche Prozessschritte eines Verfahrens zum Bilden eines Trägersubstrats gemäß der Erfindung. Auf der oberen Seite einer jeden Figur ist eine Draufsicht auf das Substrat dargestellt. Ebenso ist ein Querschnitt durch dasselbe Substrat auf der unteren Seite der Figur gezeigt. Beide Teilfiguren heben dieselbe Prozessstufe hervor.
  • 1 zeigt einen vereinfachten Substratkörper SUB eines Trägersubstrats in einer Draufsicht und in einer Querschnittsansicht entlang der im oberen Teil der Figur gezeigten punktierten Linie. Der Substratkörper SUB kann mehrschichtig sein, zum Beispiel ein organisches Laminat oder ein keramisches Mehrschichtsubstrat.
  • Besonders bevorzugt sind keramische Multischichten der Art HTCC (High Temperature Co-fired Ceramic, dt. Hochtemperatur-Einbrand-Keramik). Innerhalb des Substratkörpers SUB kann eine Verdrahtungsstruktur vorliegen, wodurch elektrische Kontakte auf oder an einer gewünschten Position oben auf dem Substratkörper SUB platziert oder ersetzt werden können. Eine oder mehrere solcher Verdrahtungsschichten sind innerhalb des Substratkörpers eingerichtet und mit einer jeweiligen Kontaktinsel COP (Contact Pad) auf einer Oberfläche des Substratkörpers SUB durch eine Durchkontaktierung verbunden. Die Figur zeigt einen Substratkörper mit vier Anschlussinseln COP, die die oberen Enden der oberen Durchkontaktierung darstellen können, oder die aus einer Metallschicht strukturiert werden können, die über den oberen Durchkontaktierungen aufgebracht ist, die auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers SUB enden.
  • Unabhängig von der Frage, ob zusätzliche Kontaktflächen gebildet werden oder ob der Kontakt nur durch die obere Oberfläche der Durchkontaktierungen bereitgestellt wird, werden diese Kontakte Kontaktinseln COP genannt.
  • Auf der unteren Oberfläche des Substratkörpers SUB können äußere Kontakte OUC (Outer Contact) eingerichtet werden, um den Substratkörper mit einer externen Beschaltung zu verbinden. Diese äußeren Kontakte OUC können auch durch Durchkontaktierungen mit der Verdrahtungsschicht verbunden werden.
  • In einem ersten Schritt wird eine Dämpfungsschicht CUL (Cushion Layer) oben auf der Oberfläche des Substratkörpers aufgebracht, um dessen gesamte Oberfläche zu bedecken. Eine bevorzugte Dämpfungsschicht ist aus einer Polymerfolie mit einer Dicke von etwa 20 µm. Eine solche Folie ist vorzugsweise in einem B-Zustand, was bedeutet, dass das Polymer nicht völlig vernetzt ist und in einem späteren Schritt bis zur Endstufe ausgehärtet werden kann.
  • Im B-Zustand können Polymerfolien durch Wärme oder ein Lösungsmittel weich gemacht werden. Daher können solche weich gemachten Folien auflaminiert werden und weisen gute Hafteigenschaften auf. Die Hafteigenschaft ist eine wesentliche Eigenschaft der Folie im B-Zustand, die durch Aufbringen einer zusätzlichen Haftschicht zwischen Dämpfungsschicht CUL und Substratkörper SUB verbessert werden kann.
  • Die Polymerfolie kann durch Heißpressen, Rollenlaminieren oder in einem Autoklav aufgebracht werden. In einigen Fällen kann vor dem Aufbringen der Polymerfolie als Dämpfungsschicht ein Haftungsverbesserer oben auf dem Substratkörper aufgebracht werden. 2 zeigt die Anordnung nach diesem Schritt.
  • Im nächsten Schritt werden Öffnungen HOL in der Dämpfungsschicht CUL gebildet, um darin die Kontaktinseln COP oben auf dem Substratkörper SUB zu exponieren. Diese Öffnungen HOL können durch Laserbohren oder durch Fotolithographie unter Verwendung eines Lösungsmittel oder eines Ätzverfahrens gebildet werden. Die metallische Anschlussinsel COP stellt einen guten Anschlag für den Strukturierungsschritt durch Ätzen oder Bohren bereit. Es ist wichtig, dass die Dämpfungsschicht CUL in den Öffnungen HOL vollständig entfernt wird, um die Anschlussinsel COP mindestens teilweise zu exponieren. Die Anschlussinsel kann einen Durchmesser aufweisen, der größer oder kleiner als der Durchmesser der Öffnungen HOL ist oder diesem entspricht. 3 zeigt die Anordnung nach diesem Schritt.
  • Im nächsten Schritt wird eine Metallschicht MET auf der gesamten oberen Oberfläche der Dämpfungsschicht CUL aufgebracht. Die Metallschicht MET wird so aufgebracht, dass sie mit den Anschlussinseln COP in den Öffnungen HOL in Kontakt steht. Die Metallschicht MET wird als eine durchgehende Schicht aufgebracht, die die Oberseite der Anordnung einschließlich Seitenwände der Öffnung vollständig bedeckt.
  • Die Metallschicht MET kann in einem nasschemischen Schritt durch stromlose Metallabscheidung abgeschieden werden. Eine gute Haftung der Metallschicht MET kann bei Verwendung eines CVD- oder PVD-Prozesses (chemische Gasphasenabscheidung/physische Gasphasenabscheidung) bereitgestellt werden. In einem bevorzugten Verfahren wird mindestens eine Teilschicht der Metallschicht durch Sputtern aufgebracht. Die Metallschicht MET kann als gleichförmige Schicht oder als zwei oder mehr Teilschichten umfassende Schicht aufgebracht werden. Somit ist es möglich, zuerst eine dünne Teilschicht mit einem CVD- oder PVD-Prozess aufzubringen und die Schichtdicke durch nasschemische Abscheidung zu verstärken. Daher kann die Metallschicht unterschiedliche Teilschichten aus unterschiedlichen Materialien umfassen.
  • In einer Ausführungsform kann eine Titan enthaltende Haftschicht mit einer Dicke von 50 nm als eine erste Teilschicht aufgebracht werden. Eine zweite Teilschicht aus einem gesputterten Kupferfilm kann mit einer Dicke von etwa 1 µm folgen. Es ist möglich, diese gesputterte Kupferschicht durch eine galvanische Abscheidung eines Metalls wie Kupfer mit einer Dicke von etwa 10 µm zu verstärken, wodurch der Abscheidungsschritt der Metallschicht MET abgeschlossen wird. Alternativ ist es ebenso möglich, anstatt der galvanischen Abscheidung eine dicke Schicht ausreichender Dicke zu sputtern. Gemäß einer weiteren Variante kann eine Metallschicht in einem katalytischen stromlosen Abscheidungsverfahren, wie aus der Leiterplattenproduktionstechnologie bekannt, abgeschieden werden.
  • Als Zwischenstufe vor dem Aufbringen der Metallschicht kann die Oberfläche der Dämpfungsschicht und der exponierten Anschlussinseln COP in einem mechanischen oder chemischen Prozess oder Plasmaprozess gereinigt werden. Bei Verwendung eines Gasphasenabscheidungsverfahrens für die Abscheidung der Metallschicht ist eine Reinigung mit einem Plasmaprozess oder durch Sputterätzen vorteilhaft. 4 zeigt die Anordnung nach dem Aufbringen der Metallschicht MET. Aus dem unteren Teil der Figur geht klar hervor, dass die Metallschicht mit den Anschlussinseln innerhalb der Löcher HOL in Kontakt steht.
  • Im nächsten Schritt wird die Metallschicht MET strukturiert, um die länglichen Bauteile ELP (Elongated Parts) zu definieren. An einer Strukturierungslinie, die eine geschlossene, die länglichen Bauteile ELP umgebende Schleife bildet, werden Einschnitte INC (Incision) durch die Metallschicht MET vorgenommen. Vorzugsweise wird Laserschneiden verwendet, um Einschnitte INC durch die Metallschicht entlang dem Strukturrand der länglichen Bauteile zu bilden. Dadurch werden die länglichen Bauteile vom verbliebenen Bereich der Metallschicht MET elektrisch isoliert.
  • UV-Laser mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 365 nm werden für die Bildung der Einschnitte INC bevorzugt. Der Laser kann auf eine Schnittbreite von etwa 10 µm oder mehr fokussiert werden. Ein breiterer Einschnitt INC kann bevorzugt werden, um parasitäre Kapazitäten zwischen den länglichen Bauteilen und der verbliebenen Metallschicht MET zu reduzieren. 5 zeigt die Anordnung nach dem Formen der Einschnitte.
  • In einem nächsten Schritt, der ein optionaler Schritt ist, kann der verbliebene Teil der Metallschicht MET entfernt werden. Dies kann durch mechanisches Abreißen der Metallschicht vom Substratkörper SUB erfolgen. Das Abreißen kann erleichtert werden, wenn die Parameter während des Auflaminierens der Dämpfungsschicht CUL so gewählt werden, dass die Haftung nicht bei deren Endfestigkeit liegt und das Entfernen der Dämpfungsschicht vom Substratkörper SUB möglich ist.
  • Um die Haftung niedrig zu halten, ist es ferner notwendig, eine zu hohe Temperatur während der Abscheidung der Metallschicht MET zu vermeiden. Andernfalls verlässt die Dämpfungsschicht CUL den B-Zustand und härtet zu Endhaftfestigkeit aus. 6 zeigt die Anordnung nach dem Schritt des Entfernens des verbliebenen Bereichs der Metallschicht MET. Die länglichen Bauteile ELP stehen als verbliebener Abschnitt der Metallschicht und erstrecken sich über einen jeweiligen strukturierten Abschnitt der Dämpfungsschicht CUL. Im Bereich der vormaligen Löcher HOL stehen die länglichen Bauteile ELP im direkten Kontakt mit den Anschlussinseln COP (Connection Pad).
  • Im nächsten Schritt werden Lötinseln SOP (Solder Pad) auf dem Ende des länglichen Bauteils ELP definiert, das von der Anschlussinsel COP am weitesten entfernt liegt. Ein Lötmaske SOM (Solder Mask) wird in einer strukturierten Form aufgebracht, damit das Ende des länglichen Bauteils ELP, das die Lötinsel SOP bildet, exponiert werden kann. Die Lötmaske SOM definiert den Bereich, in dem der spätere Lötbondhügel oder die spätere Lötkugel benetzt wird und das Metall des länglichen Bauteils ELP berührt, um übermäßige Ausbreitung des geschmolzenen Lötmittels zu vermeiden.
  • Die Lötmaske kann durch herkömmliche Verfahren, wie etwa Siebdruck aufgebracht werden. Alternativ ist eine lithographische Strukturierung einer aufgebrachten Harzschicht oder einer Harzfolie möglich. Zum Bilden einer nur geringen Anzahl von Lötinseln kann ein Seriendruckverfahren wie Strahldruck bevorzugt werden. 7 zeigt die Anordnung nach dem Bilden der Lötmaske SOM.
  • Aus der Querschnittsansicht im unteren Teil der Figur ist ersichtlich, dass die Lötmaske SOM die Ränder der Mesastruktur, die durch die Dämpfungsschicht CUL und die Metallisierung des länglichen Bauteils gebildet ist, bedeckt. In anderen Fällen, in denen der optionale Schritt des Entfernens des verbliebenen Bereichs der Metallschicht MET weggelassen wird und die Lötmaske SOM direkt auf eine wie in 5 gezeigte Anordnung aufgebracht wird, kann sich die Lötmaske SOM dann über einen Bereich der verbliebenen Metallschicht MET erstrecken. Daher muss die Lötmaske SOM die Seitenwände der Dämpfungsschicht CUL und der Metallschicht MET nicht unbedingt bedecken.
  • Im nächsten Schritt werden Lötkugeln SOB (Solder Ball) auf den Lötinseln SOP erzeugt. Bekannte Prozesse können verwendet werden, um die Lötkugeln SOB zu bilden. Ein bevorzugtes Verfahren ist das Drucken einer Lötpaste oben auf die Lötinsel SOP gefolgt von einem Schmelzen der Lötpaste, so dass sich eine Lötkugel SOB bildet. Alternativ kann eine Einzelbondhügelherstellung verwendet werden. In diesem Verfahren werden vorgefertigte Lötkugeln selektiv abgeschieden und auf den Lötinseln SOP angebracht.
  • Bei Verwendung eines Druckverfahrens wie Siebdruck oder Schablonendruck, kann es bevorzugt werden, die Lötmaske SOM direkt nach dem Bilden der Einschnitte, wie in 5 gezeigt, aufzubringen. In diesem Fall ist die Oberfläche, auf der der Druck erfolgt, ebener und erleichtert den Druckprozess, da nur kleine Höhenunterschiede überdeckt werden müssen. Dann kann die verbliebene Metallschicht entfernt werden oder nicht. Es ist sogar möglich, die Lötmaske vor dem Bilden der Einschnitte aufzubringen. In diesem Fall definieren die Einschnitte die äußeren Formen der Lötmaske, des Metalls und des Dämpfungsmusters in einem Schritt.
  • Im Gegensatz zum Aufbringen der Lötkugeln SOB auf das Trägersubstrat ist es auch möglich, die Lötkugeln SOB an den jeweiligen Anschlussseiten eines elektrischen oder elektronischen Bauelements zu bilden, das auf dem Trägersubstrat angebracht werden muss.
  • Abhängig vom Materialsystem der/des verwendeten Lötinsel SOP und Lötmaterials, kann es nützlich sein, weitere Metallschichten zumindest direkt unter der Lötkugel aufzubringen, um eine jeweilige lötfähige Metallisierung UBM (Under Bump Metallization) zu bilden. Eine solche UBM kann die Oxidation der Lötinsel SOP verhindern und verbessert die Benetzung der Lötinsel SOP durch das Lötmittel und kann als Diffusionsbarriere dienen. Bevorzugte Materialien zur Bildung der UBM können aus Gold, Palladium, Kupfer, Nickel oder Nickel/Vanadium ausgewählt werden. Neben diesen beispielhaft genannten Materialien können auch andere zweckmäßige Materialien verwendet werden.
  • 8 zeigt die Anordnung nach dem Bilden der Lötkugeln SOB oben auf den Lötinseln SOP. Das Trägersubstrat ist nun für die Anbringung eines elektrischen Bauelements darauf bereit.
  • 9 zeigt in einer schematischen Zeichnung ein elektrisches Bauelement ELD (Electric Device), das gemäß dem Stand der Technik durch Bondhügel mit der Oberfläche eines Trägersubstrats SUB verbunden ist. Das elektrische Bauelement ELD und der Substratkörper SUB des Trägersubstrats werden durch den aus Lötmittel gebildeten Lötbondhügel SOB verbunden. Wenn der Substratkörper SUB und das elektrische Bauelement ELD, das zum Beispiel ein Chip ist, unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, erzeugt jede Temperaturänderung eine mechanische Belastung in der Verbindung und im Chip. Dies kann eine Sensorcharakteristik verändern, wenn das elektrische Bauelement ein Sensor ist.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauelements ELD, das oben auf einem Trägersubstrat gemäß der Erfindung angebracht ist. Jede Belastung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung von Substratkörper SUB und Chip des elektronischen Bauelements ELD wird durch die Dämpfungsschicht CUL, die zwischen dem Lötbondhügel-Anschluss auf der Lötinsel SOP und dem Substratkörper SUB eingerichtet ist, kompensiert und abgebaut. Diese Figur zeigt die Ausführungsform, in der die verbliebene Metallschicht und die verbliebene Dämpfungsschicht entfernt sind.
  • Im Gegensatz dazu zeigt 11 eine Ausführungsform, in der die verbliebene Metallschicht MET nur durch Einschnitte von den länglichen Bauteilen ELP isoliert ist und auch nach dem Anbringen des elektrischen Bauelements ELD verbleiben kann.
  • 12 zeigt die Anordnung der 10 nach dem Aufbringen einer Dichtungsschicht SLL (Sealing Layer) über dem elektrischen Bauelement ELD und der umschließenden Oberfläche des Substratkörpers SUB. Die Dichtungsschicht SLL kann eine laminierte Folie sein, kann eine Mehrschichtstruktur aufweisen oder kann einfach durch eine starre, oben auf dem Substratkörper angebrachte Kappe gebildet werden, um darunter das elektrische Bauelement ELD einzukapseln. Eine Schallöffnung OPG (Opening) ist durch den Substratkörper SUB in den unter der Dichtungsschicht SLL gekapselten Hohlraum geführt. Die Schallöffnung OPG kann zweckmäßig sein, wenn das elektrische Bauelement ELD ein Drucksensor oder ein Mikrofon ist. Vorzugsweise ist das elektrische Bauelement ELD ein MEMS-Mikrofon.
  • Die Erfindung wurde anhand einer begrenzten Anzahl von Ausführungsbeispielen und begleitenden Figuren erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beispielhaft gezeigten Ausführungsformen begrenzt und kann viele Variationen umfassen, ohne dass der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird. Zum Beispiel kann die Dämpfungsschicht CUL aus einem anderen als dem oben erörterten Material in einem anderen als dem erörterten Schritt erzeugt werden. Zum Beispiel kann eine Harzschicht auf die gesamte Oberfläche aufgebracht und in einem additiven oder subtraktiven Vorgang strukturiert werden. Die Dämpfungsschicht kann alternativ in einem Druckprozess abgeschieden werden und kann einen Silikongummi umfassen. Die Mesastrukturen der Dämpfungsschicht, die die länglichen Bauteile tragen, können Seitenwände aufweisen, die vertikal sind oder die mit der Oberfläche des Substratkörpers SUB einen Winkel einschließen, der von 90° abweicht. Die Flanken oder Seitenwände können auch in einer leicht abgerundeten Form gebildet werden. Eine nichtvertikale Seitenwand der Mesastruktur hat den Vorteil, dass eine Oberflächenbedeckung der Seitenwand während der Abscheidung der Metallschicht MET unterstützt und erleichtert wird.
  • Ferner ist es möglich, die Metallschicht MET in einem photolithographischen Verfahren zu strukturieren und die Einschnitte INC durch Ätzen zu bilden.
  • Die Idee, ein längliches Bauteil ELP oben auf einer Dämpfungsschicht CUL auf einem Trägersubstrat zu bilden, kann auch dazu verwendet werden, eine planare Leiterbahn zu bilden, um eine Art von Verdrahtung zu erzeugen, die eine Anschlussinsel auf der Oberfläche des Substratkörpers und eine Lötinsel nicht zu verbinden braucht. Daher kann jede notwendige Art von Verdrahtung durch längliche Bauteile vorgenommen werden, die gemäß der Erfindung auf einer Dämpfungsschicht erzeugt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Dämpfungsschicht dazu verwendet werden, ein elektrisches Bauelement nur auf mechanische Weise zu tragen, ohne eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Solche mechanischen Tragstrukturen können ferner die Belastung reduzieren, die nach dem Anbringen eines elektrischen Bauelements am Trägersubstrat verbleiben kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Trägersubstrat abgetastet und gemessen und die Messwerte werden numerisch gespeichert, um alle Prozessschritte zu steuern, die bezüglich der Höhe der Struktur oder des Bereichs der Struktur strukturell durchgeführt werden. Ein solches numerisch gesteuertes Verfahren wird bei Verwendung eines keramischen Trägersubstrats aus einem HTCC-Material bevorzugt.
  • Bezugszeichenliste
    • SUB
    Substratkörper
    COP
    Anschlussinsel
    CUL
    Dämpfungsschicht
    SOP
    Lötinsel
    ELP
    leitendes längliches Bauteil
    INC
    Einschnitt
    OUC
    äußerer Kontakt
    HOL
    Öffnung in CUL
    MET
    Metallschicht
    SLL
    Dichtungsschicht
    SOM
    Lötmaske
    SOB
    Lötkugel/Lötbondhügel
    OPG
    Tonöffnung in SUB

Claims (14)

  1. Trägersubstrat, umfassend - einen Substratkörper (SUB), der eine Mehrschichtstruktur aufweist - elektrische Anschlussinseln (COP) auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers (SUB) - eine organische Dämpfungsschicht (CUL) auf der Oberseite des Substratkörpers (SUB) - elektrisch leitende längliche Bauteile (ELP), die oben auf der Dämpfungsschicht (CUL) angeordnet sind und jeweils mit einer elektrischen Anschlussinsel (COP) in Kontakt stehen - Lötinseln (SOP), die an einem Ende eines jeweiligen elektrisch leitenden länglichen Bauteils (ELP) gebildet sind, das von einer jeweiligen Anschlussinsel (COP) entfernt liegt - wobei die Dämpfungsschicht (CUL) und die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) gemeinsam so strukturiert sind, dass sie einen gemeinsamen Strukturrand aufweisen.
  2. Trägersubstrat nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP), die oben auf der Dämpfungsschicht (CUL) geführt sind, gebogen oder angewinkelt sind, so dass infolgedessen die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) entlang ihrem Verlauf gemessen eine Länge aufweisen, die länger ist als der kürzeste Abstand zwischen der jeweiligen Lötinsel (SOP) und der durch das elektrisch leitende längliche Bauteil (ELP) verbundenen Anschlussinsel (COP).
  3. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die organische Dämpfungsschicht (CUL) ein Polymer ist, das ein E-Modul von 1 GPa oder weniger aufweist.
  4. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungsschicht (CUL) eine Dicke von 10 bis 50 µm aufweist.
  5. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) aus einer großflächigen Metallschicht (MET) strukturiert sind, wobei Einschnitte (INC), die in die Metallschicht (MET) geschnitten sind, die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) von der verbliebenen Metallschicht (MET) trennen und isolieren.
  6. Trägersubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dämpfungsschicht (CUL) strukturiert ist, um Mesastrukturen zu bilden, wobei die obere Oberfläche der Mesastrukturen durch eine Metallschicht (MET) vollständig bedeckt ist, wobei die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) in oder aus der Metallschicht (MET) gebildet sind.
  7. Trägersubstrat nach Anspruch 5, wobei die verbliebene Metallschicht (MET), die von den elektrisch leitenden länglichen Bauteilen (ELP) verschieden und getrennt ist, Tragstrukturen bildet, die keine elektrische Verbindung zu einer Anschlussinsel (COP) oben auf dem Substratkörper (SUB) aufweisen, wobei die Metallschicht (MET) oben auf den Tragstrukturen Lötinseln (SOP) bereitstellt.
  8. Verwendung des Trägersubstrats nach einem der Ansprüche 1-7 für die Anbringung eines MEMS-Mikrofons durch Bonden des MEMS-Mikrofons auf die Lötinseln (SOP) des Trägersubstrats.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats, das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Substratkörpers (SUB), der eine Mehrschichtstruktur aufweist und eine integrierte Verdrahtungsstruktur aufweist, die mit elektrischen Anschlussinseln (COP) auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers (SUB) verbunden ist, - Aufbringen einer strukturierten Dämpfungsschicht (CUL) auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers (SUB) oder Aufbringen einer Dämpfungsschicht (CUL) auf der gesamten Oberfläche und Strukturieren der Dämpfungsschicht (CUL), um die Anschlussinseln (COP) auf der Oberfläche des Substratkörpers (SUB) zu exponieren, - Aufbringen einer Metallschicht (MET) oben auf der Dämpfungsschicht (CUL), um die obere Oberfläche der Dämpfungsschicht (CUL) vollständig zu bedecken und dabei Kontaktieren der exponierten Anschlussinseln (COP) auf der oberen Oberfläche des Substratkörpers (SUB), - Strukturieren der Metallschicht (MET) durch Bilden von Einschnitten (INC) in der Metallschicht (MET), um elektrisch leitende längliche Bauteile (ELP) zu bilden, wobei die Metallschicht (MET) und die Dämpfungsschicht (CUL) darunter so gemeinsam strukturiert werden, dass ein gemeinsamer Strukturrand gebildet wird, - Bilden einer Lötinsel (SOP) an einem jeweiligen Ende des elektrisch leitenden länglichen Bauteils (ELP), das von der Anschlussinsel (COP) entfernt liegt, so dass jedes elektrisch leitende längliche Bauteil (ELP) eine Anschlussinsel (COP) und eine Lötinsel (SOP) verbindet.
  10. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Strukturieren der Dämpfungsschicht (CUL) Fotolithographie oder Laserbohren umfasst.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Dämpfungsschicht (CUL) das Aufbringen einer laminierten Folie oder einer Harzschicht in einer Schichtdicke von etwa 10 bis 50 µm umfasst, und wobei die Dämpfungsschicht (CUL) ein organisches Material umfasst, das ein E-Modul von 1 GPa oder weniger, wie etwa 0,1 GPa oder weniger, aufweist.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Dämpfungsschicht (CUL) das Aufbringen der Dämpfungsschicht (CUL) auf der gesamten Oberfläche und das Halten des organischen Materials in einem nicht ausgehärteten B-Zustand umfasst, wobei das Verfahren ein Bilden von Ausnehmungen oder Löchern in der Dämpfungsschicht (CUL) zum Exponieren der Anschlussinseln (COP) darin umfasst, wobei eine Metallschicht (MET) auf die gesamte Oberfläche der Dämpfungsschicht (CUL) aufgebracht wird, so dass die Metallschicht (MET) mit exponierten Anschlussinseln (COP) in den Ausnehmungen oder Löchern in Kontakt steht, wobei das Strukturieren der Metallschicht (MET) das Bilden von Einschnitten (INC) entlang den Rändern der elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) umfasst, wobei elektrisch leitende längliche Bauteile (ELP) und verbliebene Metallschicht (MET) durch die Einschnitte (INC) voneinander elektrisch isoliert werden.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt des Entfernens der Metallschicht (MET) zusammen mit einem jeweiligen Teil der Dämpfungsschicht (CUL), der direkt darunter liegt in einem Bereich außerhalb des Bereiches, der von den Einschnitten (INC) umgeben ist und die elektrisch leitenden länglichen Bauteile (ELP) definiert, vollständiges Aushärten der Dämpfungsschicht (CUL) in einem Aushärtungsprozess.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches das Bilden von Lötkugeln (SOB) oben auf den Lötinseln (SOP) umfasst.
DE102017106055.3A 2017-03-21 2017-03-21 Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung Active DE102017106055B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017106055.3A DE102017106055B4 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
PCT/EP2018/055661 WO2018172081A1 (en) 2017-03-21 2018-03-07 Carrier substrate for stress sensitive device and method of manufacture
US16/495,807 US11234082B2 (en) 2017-03-21 2018-03-07 Carrier substrate for stress sensitive device and method of manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017106055.3A DE102017106055B4 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017106055A1 DE102017106055A1 (de) 2018-09-27
DE102017106055B4 true DE102017106055B4 (de) 2021-04-08

Family

ID=61655740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017106055.3A Active DE102017106055B4 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11234082B2 (de)
DE (1) DE102017106055B4 (de)
WO (1) WO2018172081A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019205799A1 (de) * 2019-04-23 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Dämpferstrukturen an einem mikromechanischen Wafer
US20220037243A1 (en) * 2020-07-31 2022-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Package structure and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208525B1 (en) * 1997-03-27 2001-03-27 Hitachi, Ltd. Process for mounting electronic device and semiconductor device
EP1143515A2 (de) * 2000-04-06 2001-10-10 Shinko Electric Industries Co. Ltd. Verdrahtungssubstrat, seine Herstellung und Halbleiterbauteil
DE10239080A1 (de) * 2002-08-26 2004-03-11 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung
US20040070075A1 (en) * 2002-08-22 2004-04-15 Harry Hedler Integrated circuit and method for producing a composite comprising a tested integrated circuit and an electrical device

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3370393B2 (ja) * 1993-09-27 2003-01-27 富士通株式会社 プリント回路基板
US5866237A (en) * 1996-08-23 1999-02-02 International Business Machines Corporation Organic electronic package and method of applying palladium-tin seed layer thereto
JP3768817B2 (ja) * 1997-10-30 2006-04-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置およびその製造方法
KR100266698B1 (ko) * 1998-06-12 2000-09-15 김영환 반도체 칩 패키지 및 그 제조방법
JP3945968B2 (ja) * 2000-09-06 2007-07-18 三洋電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2002124763A (ja) * 2000-10-16 2002-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回路形成基板の製造方法、回路形成基板および回路形成基板用材料
US6433427B1 (en) * 2001-01-16 2002-08-13 Industrial Technology Research Institute Wafer level package incorporating dual stress buffer layers for I/O redistribution and method for fabrication
US6930256B1 (en) * 2002-05-01 2005-08-16 Amkor Technology, Inc. Integrated circuit substrate having laser-embedded conductive patterns and method therefor
US6930032B2 (en) * 2002-05-14 2005-08-16 Freescale Semiconductor, Inc. Under bump metallurgy structural design for high reliability bumped packages
US7112524B2 (en) * 2003-09-29 2006-09-26 Phoenix Precision Technology Corporation Substrate for pre-soldering material and fabrication method thereof
US7179738B2 (en) * 2004-06-17 2007-02-20 Texas Instruments Incorporated Semiconductor assembly having substrate with electroplated contact pads
US7180315B2 (en) * 2004-06-28 2007-02-20 Sv Probe, Ltd. Substrate with patterned conductive layer
JP4665531B2 (ja) * 2005-01-27 2011-04-06 日立電線株式会社 配線板の製造方法
DE102007023590A1 (de) * 2007-05-21 2008-11-27 Epcos Ag Bauelement mit mechanisch belastbarer Anschlussfläche
DE102007025992A1 (de) * 2007-06-04 2008-12-11 Epcos Ag Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Packages
KR100838647B1 (ko) * 2007-07-23 2008-06-16 한국과학기술원 Ａｃｆ／ｎｃｆ 이중층을 이용한 웨이퍼 레벨 플립칩패키지의 제조방법
KR20090022877A (ko) * 2007-08-31 2009-03-04 주식회사 탑 엔지니어링 박막 금속 전도선의 제조 방법
US7928550B2 (en) * 2007-11-08 2011-04-19 Texas Instruments Incorporated Flexible interposer for stacking semiconductor chips and connecting same to substrate
US8237260B2 (en) * 2008-11-26 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with segmented base plate
KR20110014034A (ko) * 2009-08-04 2011-02-10 삼성전기주식회사 유기접착층이 있는 금속 회로 배선 및 그 제조방법
WO2012067225A1 (ja) * 2010-11-19 2012-05-24 凸版印刷株式会社 金属箔パターン積層体、金属箔の型抜き方法、回路基板、その製造方法、および太陽電池モジュール
CN103597915B (zh) * 2011-06-06 2017-05-24 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 金属箔图案层叠体、金属箔层叠体、金属箔层叠基板、太阳能电池模块和金属箔图案层叠体的制造方法
US9691636B2 (en) * 2012-02-02 2017-06-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Interposer frame and method of manufacturing the same
BR112015013033A2 (pt) * 2012-12-07 2017-07-11 3M Innovative Properties Co método de fabricação de condutores transparentes sobre substrato
US10141253B2 (en) * 2016-11-14 2018-11-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208525B1 (en) * 1997-03-27 2001-03-27 Hitachi, Ltd. Process for mounting electronic device and semiconductor device
EP1143515A2 (de) * 2000-04-06 2001-10-10 Shinko Electric Industries Co. Ltd. Verdrahtungssubstrat, seine Herstellung und Halbleiterbauteil
US20040070075A1 (en) * 2002-08-22 2004-04-15 Harry Hedler Integrated circuit and method for producing a composite comprising a tested integrated circuit and an electrical device
DE10239080A1 (de) * 2002-08-26 2004-03-11 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung

Also Published As

Publication number Publication date
US11234082B2 (en) 2022-01-25
DE102017106055A1 (de) 2018-09-27
US20200053484A1 (en) 2020-02-13
WO2018172081A1 (en) 2018-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005026098B3 (de) Nutzen und Halbleiterbauteil aus einer Verbundplatte mit Halbleiterchips und Kunststoffgehäusemasse sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE2729030C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Leiterzugsmusters für monolithisch integrierte Halbleiterschaltungen
DE60313715T2 (de) Herstellungsverfahren für flexible MEMS-Wandler
DE102005016751B3 (de) Verfahren zur Herstellung gehäuster elektronischer Bauelemente
DE102012112058B4 (de) MEMS-Bauelement und Verfahren zur Verkapselung von MEMS-Bauelementen
DE102008025202B4 (de) Hermetisch geschlossenes Gehäuse für elektronische Bauelemente und Herstellungsverfahren
DE102005061248A1 (de) Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
DE102015102869B4 (de) MEMS-Bauelement mit hoher Integrationsdichte und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006055576A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines dehnbaren Schaltungsträgers und dehnbarer Schaltungsträger
EP1350078A1 (de) Mikromechanischer flusssensor mit tensiler beschichtung
DE19619921A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102009025413A1 (de) Vorrichtung, die eine Imidschicht mit Nichtkontaktöffnung umfasst, und Verfahren
WO2006105898A1 (de) Mikromechanisches bauelement, verfahren zur herstellung und verwendung
DE102017106055B4 (de) Trägersubstrat für stressempflindliches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
DE10233649B4 (de) Oberflächenwellenelement, Oberflächenwellenbauelement, das dasselbe verwendet, und ein Verfahren zum Herstellen des Oberflächenwellenelements und des Oberflächenwellenbauelements
DE102006005419A1 (de) Mikroelektromechanisches Halbleiterbauelement mit Hohlraumstruktur und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102011083627A1 (de) Verfahren zur Kontaktierung eines elektronischen Bauteils und Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil auf einem Substrat
DE112017007356T5 (de) Hohle versiegelte Vorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE102014106503B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Mikrofons
DE10225373A1 (de) Verfahren zum Kontaktieren und Gehäusen von integrierten Schaltungen
DE60025214T2 (de) Mikrodeckelgehäuse auf Scheibenebene
DE10023834B4 (de) Verfahren zur Schichtbildung und -strukturierung
WO2005101496A2 (de) Verfahren zum strukturierten aufbringen einer laminierbaren folie auf ein substrat für ein halbleitermodul
DE102008016613B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements mit mindestens einer dielektrischen Schicht und ein elektrisches Bauelement mit mindestens einer dielektrischen Schicht
DE19845537A1 (de) Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TDK ELECTRONICS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE

Owner name: TDK CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNER: EPCOS AG, 81669 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TDK CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNER: TDK ELECTRONICS AG, 81671 MUENCHEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final