DE10246283B3 - Verfahren zur Herstellung von Kanälen und Kavitäten in Halbleitergehäusen und elektronisches Bauteil mit derartigen Kanälen und Kavitäten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils (1), bei dem ein Opferteil (12) in eine Kunststoffgehäuseform mit eingebaut wird, das anschließend auf der fertigen Kunststoffgehäuseform herausgeätzt oder herausgelöst wird, so dass Kanäle (7) und/oder Kavitäten (8) in dem Kunststoffgehäuse (2) gebildet werden können, die einen Zugriff zu Sensorbereichen (5) des Halbleiterchips (3) ermöglichen.

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Kanälen und Kavitäten in Halbleitergehäusen und elektronisches Bauteil mit derartigen Kanälen und Kavitäten.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kanälen und Kavitäten in Halbleiterchips aufweisenden Kunststoffgehäusen zum Zuführen von Flüssigkeiten, Drücken, Gasen oder optischen Signalen zu dem Halbleiterchip. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein elektronisches Bauteil mit derartigen Kanälen und/oder Kavitäten.
  • Solche Halbleitersensoren, die zur Erfassung von Druck oder Beschleunigung dienen, sind bspw. aus der DE 197 26 839 A1 bzw. der DE 199 29 025 A1 sowie der DE 42 19 575 A1 bekannt.
  • Zunehmend werden nicht mehr Kombinationen von Auswertungsschaltungen mit externen Sensoren sondern Halbleiterchips mit integrierten Sensoren eingesetzt. Insbesondere eignen sich solche Halbleiterchips zur Messung von Gasdurchflüssen und Gasdrücken sowie Flüssigkeitsdurchflüssen und Flüssigkeitsdrücken. Dazu können die Flüssigkeiten und Gase über Widerstandsstrukturen eines Halbleiterchips geführt werden und Signale liefern, die sowohl über die Flussrichtung, die Stärke des Durchflusses und über den Druck Auskunft geben. Gehäuse derartiger Sensoren sind aufwendig herzustellen und relativ komplex.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils mit einem Sensor auf einem Halbleiterchip in einem Kunststoffgehäuse zu schaffen, das preiswerter herzustellen ist und das Ausschussrisiko komplexer Gehäuseformen vermindert.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils angegeben, das die nachfolgenden Verfahrensschritte aufweist. Zunächst wird ein Halbleiterchip auf einem Schaltungsträger bereitgestellt, wobei der Halbleiterchip auf seiner aktiven Oberseite mindestens einen Sensorbereich aufweist. Auf diesem Sensorbereich des Halbleiterchips wird ein Opferteil aufgebracht. Anschließend wird der derart präparierte Halbleiterchip mit einem Schaltungsträger und mit dem aufgebrachten Opferteil in eine Spritzgussform eingebracht. Dabei kann eine Teilfläche des Opfermetalls eine Innenwandung der Spritzgussform berühren. Nach dem Schließen der Spritzgussform wird diese mit einer Kunststoffmasse unter Einbetten der in der Spritzgussform eingebrachten Komponenten aufgefüllt. Nach Abkühlen der Kunststoffgehäusemasse können die verpackten Komponenten aus der Spritzgussform entnommen werden. Anschließend wird das Opferteil aus der Kunststoffgehäusemasse unter Bilden mindestens eines Kanals und/oder einer Kavität herausgeätzt oder herausgelöst. Das Opferteil kann aus Metall, Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
  • Für dieses Verfahren kann der Schaltungsträger mehrere Bauteilpositionen aufweisen, wobei in jeder der Bauteilpositionen ein Halbleiterchip mit mindestens einem Opferteil positioniert ist. Ein derartiger Schaltungsträger kann dann in einer großflächigen Spritzgussform zu einer Kunststoffgehäuseplatte mit mehreren Bauteilpositionen vergossen werden. Dabei entsteht ein Nutzen, der mindestens in jeder Bauteilposition ein Opferteil aufweist, das von einer freiliegenden Teilflä che an der Oberseite bis zu dem Sensorbereich jedes Halbleiterchips verläuft. Diese Opferteile können dann gleichzeitig in einem nachfolgenden Ätzschritt oder Lösungsschritt aus der Kunststoffplatte herausgeätzt bzw. herausgelöst werden.
  • Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, dass das Kunststoffgehäuse nicht aus mehreren Einzelstücken zusammengebaut zu werden braucht. Dabei ist die Kanalführung und die Ausbildung von Hohlräumen beliebig. Die Geometrie der Kanäle und der Hohlräume wird nämlich im wesentlichen durch die Geometrie des Opferteils bestimmt. Durch dieses Verfahren wird es ermöglicht, Kanäle und/oder Kavitäten herzustellen, deren Querschnitt zum Sensorbereich des Halbleiterchips hin zunimmt. Es lassen sich sogar gekrümmte Kanäle herstellen, die unterschiedliche Sensorbereiche auf einem Halbleiterchip miteinander verbinden können.
  • Das Aufbringen eines Opferteils kann vereinfacht und rationalisiert werden, indem dieses Aufbringen zusammen mit dem Bonden von Bonddrähten zur Kontaktierung des Halbleiterchips erfolgt. Die Opferteile können auch zuvor oder danach mit einem separaten Bond- oder Klebeverfahren beispielsweise mit anderen Materialien oder Drahtdurchmessern aufgebracht werden. Dabei können Bonddrähte, die als Opferteil dienen sollen, zunächst mittels Bonden unter Ausbilden eines Bondkopfes oder Bondbogens auf dem Sensorbereich des Halbleiterchips befestigt werden. Diese Bonddrähte werden dann derart verlängert ausgebildet, dass sie über eine vorgegebene Kunststoffverpackungshöhe hinausragen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass herkömmliche Bondanlagen eingesetzt werden können, um Ätzkanäle und/oder Ätzkavitäten vorzubereiten. Beim Einbringen derart vorbereiteter Bondverbindungen in eine Spritzgussform berühren die über die Kunststoffverpackungshöhe hinaus ragenden Bonddrähte die Innenwandung der Spritzgussform, so dass sie beim Auffüllen der Spritzgussform mit einer Kunststoffgehäusemasse an der Berührungsfläche nicht von Kunststoffmasse bedeckt werden. Nach dem Entnehmen der verpackten Komponenten aus der Spritzgussform kann dann von diesen freiliegenden Teilflächen der Bonddrähte aus das Herausätzen der Bonddrähte erfolgen, wodurch sich Ätzkanäle und/oder Ätzkavitäten ergeben.
  • Die Bonddrähte bilden beim Bonden entweder einen Bondkopf oder einen Bondbogen. In beiden Fällen entstehen charakteristische Ätzkanäle oder Ätzkavitäten, die das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnen. Durch die Bonddrähte kann ein ganzes Kanalsystem geschaffen werden. Organische Sensoren, z.B. Gleichgewichtsorgane wie das Vestibularorgan können durch ringförmig angeordnete Ätzkanäle im Randbereich eines Halbleiterchips nachgebildet werden.
  • Anstelle von Bondstrukturen als Opferteile können auch vorgeformte Opferteile in der gewünschten geometrischen Form auf entsprechende Sensorbereiche des Halbleiterchips aufgeklebt werden, was schonender durchführbar ist als ein Löten. Auf diese Weise können bruchempfindliche Vibrationsbalken eines Beschleunigungssensors zuverlässig mit einer Kavität verbunden werden. Derartige mechanisch empfindliche Bereiche können durch die Klebetechnik mit Opferteilen verbunden werden, und nach dem Vergießen in einer Kunststoffgehäusemasse können dann diese Sensorbereiche, die zunächst von dem Opferteil abgedeckt wurden, durch Herausätzen oder Herauslösen des Opferteils sowie des Klebstoffs unter Ausbilden von Kavitäten freigelegt werden.
  • Das Opferteil kann auch auf den Sensorbereich des Halbleiterchips aufgelötet werden. Dieser Lötvorgang kann gleichzeitig mit dem Auflöten der passiven Rückseite des Halbleiterchips auf eine Chipinsel erfolgen, wenn dabei ein mit einer lötbaren Schicht versehenes Opferteil auf die aktive Oberseite des Halbleiterchips in dessen Sensorbereich aufgelegt wird.
  • Nach dem Entnehmen der verpackten Komponenten aus der Spritzgussform kann sich Kunststoffgehäusemasse auf den ursprünglich die Innenwand berührenden Teilflächen des Opferteils festgesetzt haben. In diesem Fall können Störungen vermieden werden, wenn eine Teilfläche des Opferteils vor dem Herausätzen oder Herauslösen des Opferteils freigelegt wird, beispielsweise durch Anlösen der Kunststoffgehäusemasse oder durch einen mechanischen Abtrageschritt, wie einem Laserabtrags-, Wasserstrahlabtrags- oder Schleifschritt.
  • Eine andere Möglichkeit, solche Störungen zu vermeiden, besteht darin, die Innenwand der Spritzgussform vor dem Einbringen der zu verpackenden Komponenten in die Spritzgussform mit einer Folie zu bedecken. In diese Folie kann sich beim Schließen der Spritzgussform die herausragende Teilfläche des Opferteils einprägen und damit vor einem unerwünschten Beschichten durch Kunststoffgehäusemasse geschützt werden.
  • Die Kunststoffgehäusemasse wird vorzugsweise unter einem relativ hohen Druck von 10 bis 15 MPa in die Spritzgussform eingespritzt. Dieser hohe Druck sorgt dafür, dass die feinen Strukturen der einzubettenden Bondverbindungen und der Halbleiterchip vollständig von Kunststoffgehäusemasse umhüllt werden, wobei Lunker oder Blasen in der Kunststoffgehäusemasse vermieden werden. Vor dem Einspritzen in die Spritzgussform wird eine derartige Kunststoffgehäusemasse bei erhöhter Temperatur vorbereitet, indem vorzugsweise Polymerkunststoff bis zu einem Füllgrad zwischen 60 und 95 Gew.% mit Keramikpartikeln oder Rußpartikeln gemischt wird. Ein derartig hochgefüllter Polymerkunststoff ist einerseits resistent gegen die für das Herausätzen einzusetzenden Metallätzlösungen oder Kunststofflösungsmittel, insbesondere durch den hohen Anteil an Keramikpartikeln, und außerdem sorgt der hohe Anteil an Keramikpartikeln in der Kunststoffgehäusemasse für ein Angleichen des thermischen Ausdehnungsverhaltens der Kunststoffgehäusemasse an das thermische Ausdehnungsverhalten des Halbleiterchips.
  • Bei einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahren s. wird anstelle des thermoplastischen Polymerkunststoffes ein Duroplast, wie ein Epoxidharz eingesetzt, das vor dem Einspritzen der Kunststoffgehäusemasse in die Spritzgussform mit einem Füllgrad zwischen 60 und 95 Gew.% mit Keramikpartikeln und/oder Rußpartikeln gemischt wird.
  • Nach dem Entnehmen der verpackten Komponenten aus der Spritzgussform und einem eventuell notwendigen Freilegen der Teilflächen des Opferteils von der Kunststoffgehäusemasse, wird das Opferteil in einer Metallätzlösung oder in einem Kunststofflösungsmittel selektiv aufgelöst. Die Zusammensetzung einer Metallätzlösung hängt von dem Material des Opfermetalls ab. Ein Opferteil aus Aluminiumlegierungen kann mit einer Kaliumlauge aus der erstarrten Kunststoffgehäusemasse herausgelöst werden. Für Opferteile aus Goldlegierungen sind aggressivere Ätzbäder erforderlich, wie beispielsweise Königswasser.
  • Eine weitere Möglichkeit des selektiven Entfernens des Opferteils besteht darin, eine Trockenätztechnik anzuwenden. Dazu kann das Opferteil mit einem Plasma aus reaktiven Gasen bearbeitet werden. Als derartige reaktive Gase eignen sich für einen Grossteil der Metalle, insbesondere für Aluminiumlegierungen, chlorhaltige Gase, die mit einer hohen Trockenätzrate das Opferteil aus der Kunststoffgehäusemasse herauslösen und einen entsprechenden Ätzkanal und/oder eine Ätzkavität in der Kunststoffgehäusemasse zurücklassen.
  • Erfindungsgemäß wird ein elektronisches Bauteil mit einem Kunststoffgehäuse geschaffen, das mindestens einen Halbleiterchip aufweist. Der Halbleiterchip weist auf seiner aktiven Oberseite mindestens einen Sensorbereich auf. Das Kunststoffgehäuse verfügt über mindestens eine Öffnung zu einem Kanal und/oder zu einer Kavität in einer gegossenen Kunststoffmasse. Der Kanal und/oder die Kavität enden auf dem mindestens einen Sensorbereich des Halbleiterchips. Dabei können sich der Kanal oder die Kavität unter Bildung einer Hinterschneidung in Richtung auf den Halbleiterchip hin erweitern und ggf. auch wieder verengen. Ein derartiges elektronisches Bauteil mit einem Kanal und/oder einer Kavität hat den Vorteil, dass das Kunststoffgehäuse nicht aus mehreren unterschiedlichen Gehäusestrukturen zusammengesetzt ist. Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit, Kanäle und/oder Kavitäten in ein Kunststoffgehäuse mit vorgegebener Geometrie einzubringen, kann somit ausgehend von wenigen Bestandteilen ein relativ komplexes Sensorgehäuse aufgebaut werden.
  • Eine vorteilhafte Besonderheit liegt darin, dass der Kanal und/oder die Kavität eine zum Sensorbereich hin größeren Querschnitt aufweisen können als die Öffnung in der Oberfläche des Kunststoffgehäuses. Somit können in vorteilhafter Weise Sensoren hergestellt werden, deren Austausch an Medien mit der Umgebung, wie Flüssigkeiten oder Gase, durch die Grö ße der Öffnung im Verhältnis zur Größe des Sensorbereichs optimiert werden kann. Auch können durch Hintereinanderschalten von mehreren Öffnungen in der Kunststoffgehäusemasse Geometrien bereitgestellt werden, welche die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten und Durchflussmengen von Gasen und/oder Flüssigkeiten ermöglichen.
  • Das elektronische Bauteil kann auch räumlich gekrümmte Kanäle aufweisen, was den Vorteil hat, daß der Strömungswiderstand für Gase und Flüssigkeiten in den Kanälen einstellbar ist. Durch unterschiedliche Krümmungsradien lassen sich unterschiedliche Strömungseffekte erzielen.
  • Der Sensorbereich eines derartigen Halbleiterchips kann so ausgebildet sein, dass er als Drucksensor, als Gassensor, als Flüssigkeitssensor, als Beschleunigungssensor und/oder als Photosensor wirksam ist. Eine Auswerteschaltung kann unmittelbar an den Sensorbereich des Halbleiterchips angeschlossen werden und über entsprechende Verbindungen auf Außenkontakte des Halbleiterbauteils gelegt sein. In einer Mehrzahl von derartigen Sensoren in Verbindung mit Kavität und entsprechenden Öffnungen in der Kunststoffgehäusemasse können Strömungsrichtungen, Strömungsdrücke, Strömungsdurchsätze und andere Medienparameter ermittelt werden.
  • Einen besonderen Vorteil liefert die Erfindung für Photosensoren. Die Kavität und insbesondere die Öffnung an der Oberfläche können nämlich der Form einer Sammellinse angepaßt sein, so dass der Photosensor zusammen mit dem Gehäuse eine fertige Mikrokamera darstellt. Der Kanal und/oder die Kavität weisen die Form eines vorgeformten und in die Kunststoffgehäusemasse eingegossenen Opferteils auf, dessen frei zugängliche Teilfläche auf der Außenseite der Kunststoffgehäusemas se kleiner ist als seine Querschnittsfläche im Sensorbereich. Derartige geometrisch vorgeformte Opferteile können jede beliebige Form annehmen, da sie nach dem Formgeben der Kunststoffgehäusemasse aus dieser herausgeätzt werden und einen Kanal und/oder eine Kavität zurücklassen.
  • Ein Teil des Kanals und/oder der Kavität kann die Form eines Bonddrahtes und/oder eines Bondkopfes und/oder eines Bondbogens aufweisen. Diese drei unterschiedlichen Ausformungen einer Bonddrahtverbindung ergeben sich durch die Eigenart, wie ein Bonddraht auf einem Halbleiterchip befestigt werden kann. Einerseits kann er auf einer Kontaktfläche als Bondbogen ausgebildet sein, wobei im Bereich der stärksten Krümmung des Bondbogens die Mikroschweißstelle der Bondverbindung liegt. Andererseits kann der Bonddraht einen Bondkopf ausbilden, wenn vor dem Aufbringen des Bonddrahtes auf eine entsprechende Sensorfläche des Halbleiterchips der Bonddraht zu einem Tropfen vorgeschmolzen wird, der dann in einem Mikroschweißprozess mittels Thermokompressionsbonden auf der Kontaktfläche einen Bondkopf ausbildet.
  • Der zwischen Bondbogen und Bondkopf angeordnete Bonddraht kann zur Ausbildung räumlich beliebig gekrümmter Ätzkanäle von Bondbogen zu Bondbogen oder von Bondkopf zu Bondbogen geführt sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können äußerst dünne Ätzkanäle in der Kunststoffgehäusemasse zur Verfügung gestellt werden. Andererseits lassen sich auch Bondbänder anwenden, die dann Ätzkanäle mit nahezu rechteckigem Querschnitt in der Kunststoffgehäusemasse zur Verfügung stellen.
  • Da Bondverbindungen auch erforderlich sind, um die Sensorsignale von dem Halbleiterchip zu entsprechenden Außenkontakt flächen herauszuführen, erfordert die Vorbereitung von Ätzkanälen und/oder Ätzkavitäten nicht unbedingt einen separaten Bondschritt. Somit schafft die Erfindung ein preiswertes elektronisches Bauteil, das Kanäle und/oder Kavitäten aufweist, die mit Sensorbereichen auf der aktiven Oberseite eines Halbleiterchips in Verbindung stehen und eine nahezu beliebige, an den Sensorbereich angepasste Geometrie aufweisen können.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass der Bedarf an zusätzlichen Öffnungen in einem Halbleiterchipgehäuse zur Detektion und Auswertung von Drücken, optischen Signalen, Gasen und/oder Flüssigkeiten ständig zunimmt. Um diesen Bedarf kostengünstig zu bedienen, vermeidet die vorliegende Erfindung aufwendige Gehäuse, die aus mehreren vorgefertigten und zusammengesetzten Kunststoffspritzgussteilen bestehen. Vielmehr wird ein Halbleitergehäuse mit einem Transfermoldverfahren in einem Stück hergestellt.
  • Vor dem eigentlichen Spritzgießen mit einer Kunststoffgehäusemasse werden zwischen Halbleiterchip und Spritzgussform an den Stellen und in der geometrischen Form, an denen Öffnungen mit anschließenden Kanälen für die spätere Zuführung von Drücken, optischen Signalen, Gasen oder Flüssigkeiten vorgesehen sind, geometrische Körper in Form von Opferteilen eingebracht. Ein Anfangsbereich dieses Opferkörpers ist an dem Sensorbereich des Halbleiterchips angeordnet und ein Endbereich wird am Rand der Spritzgussform in Position gebracht. Die Geometrie dieses Opferteils ist so ausgeführt, dass ein maßgenauer Kanal und/oder eine Kavität gebildet werden kann, die am Sensorbereich des Halbleiterchips endet. Nach Abschluss des Spritzgussvorgangs wird das Opferteil herausgelöst, so dass Kanäle und/oder Kavitäten zurückbleiben.
  • Das Opferteil kann mittels Drahtbonden eingebracht werden, indem der erste Bondkontakt auf dem Chip hergestellt wird und anschließend der Bonddraht zum Rand des späteren Spritzgusskörpers geführt wird. Dabei können Reinmetalldrähte und/oder Legierungen mehrerer Metalle als Bonddraht eingesetzt werden. Durch die Bonddrahtführung ist eine beliebige Ätzkanalführung möglich, und es sind zur Herstellung des Gehäuses mit Öffnung zu Sensorbereichen eines Halbleiterchips keine bauformspezifischen Teile erforderlich. Weiterhin kann ein Drahtbonder einen ersten und einen zweiten Bondkontakt herstellen, wobei der Drahtbogen derart ausgeführt wird, dass die höchste Stelle des Bonddrahtbogens am Rand des späteren Spritzgusskörpers liegt. Beim Schließen der Spritzgussform werden derart hochgezogene und hochgebogene Drähte gegen die Innenwandung der Spritzgussform gepresst und somit kalibriert.
  • Eine weitere Möglichkeit, Kanäle und/oder Kavitäten in einer Halbleitergehäusemasse zu realisieren, besteht darin, vorgeformte Teile, mit denen der Halbleiterchip bestückt wird, aufzukleben, aufzulöten oder ebenfalls zu bonden. Nach dem Einbetten des Halbleiterchips mit den Opferteilen können diese rückstandsfrei aus dem Kunststoffgehäuse herausgelöst werden. Dazu können nasschemische oder Trockenätzprozesse oder Plasmaveraschung dienen. Bei der Plasmaveraschung wird ein Plasma aus reaktiven Gasen hergestellt, die das Opferteil rückstandsfrei in gasförmige Komponenten umsetzen, die in der Plasmaveraschungsanlage abgepumpt werden. Werden die freien Enden der eingebrachten Opferteile oder der Bonddrähte mit einer dünnen Schicht aus Moldmasse bedeckt, so kann durch Wasserdruckstrahlen, Sandstrahlen, Laserstrahlen oder durch chemisches Anlösen diese dünne Schicht entfernt werden und somit die Teilflächen freigelegt werden, von denen aus Kanäle und/oder Kavitäten in die Kunststoffgehäusemasse dann eingebracht werden können.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil,
  • 2 zeigt das erste elektronische Bauteil aus 1 nach dem Entfernen von Bonddrähten,
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil,
  • 4 zeigt das zweite elektronische Bauteil aus 3 nach dem Entfernen eines Opferteils,
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein drittes erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil,
  • 6 zeigt das dritte elektronische Bauteil aus 5 nach dem Entfernen eines Opferteils,
  • 7 zeigt das dritte elektronische Bauteil aus 6 nach dem Aufbringen einer optischen Linse auf eine Öffnung einer Ätzkavität.
  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erstes elektronisches Bauteil 1. Das erste elektronische Bauteil 1 weist ein Kunststoffgehäuse 2 mit einer Kunststoffgehäusepackungshöhe h auf. Aus dem Kunststoffgehäuse 2 ragen Außenflachleiter 16 eines Schaltungsträgers 13 heraus, die innerhalb des Kunststoffgehäuses 2 in Innenflachleiter 19 übergehen und teilweise über Bonddrähte 10 mit der aktiven Oberseite 4 eines Halbleiterchips 3 verbunden sind. Der Halbleiterchip 3 ist auf einer Chipinsel 17 des Schaltungsträgers 13 angeordnet. In dieser Querschnittsansicht bilden die Bonddrähte 10 einen geometrischen Körper als Opferteil, der an schließend, wie es 2 zeigt, unter Zurücklassung von Ätzkanälen und Ätzkavitäten einen Teil eines Detektors bildet. Dazu ist auf dem rechtsseitigen Rand des Halbleiterchips 3 ein Sensorbereich 5 von einem ersten Bondkontakt in Form eines Bondkopfes 11 bedeckt, dessen Bonddraht 10 unmittelbar zur Oberseite 18 des ersten elektronischen Bauteils 1 geführt ist. Ein derartiger Bondkopf 11 wird auf dem Sensorbereich 5 befestigt und sein zugehöriger Bonddraht 10 wird zur Oberseite 18 des ersten elektronischen Bauteils 1 geführt. Mit dieser Anordnung eines Bondkopfes 11 mit Bonddraht 10 wird im Sensorbereich 5 des Halbleiterchips 3 ein vertikaler Ätzkanal mit Erweiterung zu einer Ätzkavität geschaffen, wenn anschließend der vertikal angeordnete Bonddraht 10 und der Bondkopf 11 aus der Kunststoffgehäusemasse 9 herausgeätzt sind.
  • Linksseitig in 1 ist ein weiterer Bonddraht 10 angeordnet, der auf dem Sensorbereich 5 des Halbleiterchips 3 einen Bondkopf 11 aufweist und einen hochgezogenen Drahtbogen 20 bildet, der in einen Bondbogen 21 auf dem Innenflachleiter 19 übergeht. Der hochgezogene Drahtbogen 20 ist derart ausgeführt, dass seine höchste Stelle an der Oberseite 18 des Kunststoffgehäuses 2 liegt und eine Teilfläche 14 bildet, die nicht von Kunststoffgehäusemasse 9 bedeckt ist. Selbstverständlich sollen die hier nicht gezeigten Bonddrähte, die zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 3 mit den Außenflachleitern 16 verwendet werden, nicht als Opferteil dienen. Dies ergibt sich dadurch, dass diese nicht auf der Oberseite 18 austreten, wodurch sie vor Außeneinflüssen geschützt sind.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das erste elektronische Bauteil 1 aus 1 nach dem Entfernen der beiden Bonddrähte 10.
  • Die in 1 gezeigten Bonddrähte 10 werden mit einer Metallätzlösung rückstandsfrei aus der Kunststoffgehäusemasse 9 herausgelöst. Die dabei entstehenden Ätzkanäle 7 und Ätzkavitäten 8 weisen geometrisch die Form der herausgeätzten Bondverbindungen auf. Somit ist eine beliebige Kanalführung möglich, die den Erfordernissen des Sensorbereichs 5 entspricht. Ein derartiger Sensorbereich 5 kann Strukturen aufweisen, die durch hintereinandergeschaltete Ätzkanäle Strömungsrichtungen, Strömungsdrücke und Strömungsdurchsätze von Flüssigkeiten und/oder Gasen über die Außenflachleiter 16 als elektrische Signale ausgeben. Gekrümmte Ätzkanäle, wie sie in 2 zu sehen sind, erhöhen dabei den Strömungswiderstand. Darüber hinaus weist die Ätzkavität 8 über dem Sensorbereich 5 einen größeren Querschnitt auf als die Öffnung 6 auf der rechten Seite der 2 in dem Kunststoffgehäuse 2 des ersten elektronischen Bauteils 1.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein zweites elektronisches Bauteil 31 mit einer von Kunststoffgehäusemasse 9 freigelegten Teilfläche 14 eines ersten Opferteils 12. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • Das erste Opferteil 12 erweitert sich konisch in Richtung auf die Sensorfläche 5 des Halbleiterchips 3. Dieses erste Opferteil 12 ist auf den Sensorbereich 5 des Halbleiterchips 3 aufgeklebt. Die Teilfläche 14 ist kleiner als die Klebefläche 26 zu dem Sensorbereich 5 des Halbleiterchips 3. Der Sensor bereich 5 des Halbleiterchips 3 ist in dieser Ausführungsform der Erfindung als Photodiode ausgebildet.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das zweite elektronische Bauteil 31 aus 3 nach dem Entfernen des ersten Opferteils 12.
  • Nach dem Entfernen des ersten Opferteils 12 entsteht eine Öffnung 6 in der Oberseite 18 des Kunststoffgehäuses 2, die zu einer Ätzkavität 8 gehört, welche auf der Oberseite 4 des Sensorbereichs 5 des Halbleiterchips 3 endet. Durch die Öffnung 6 kann Licht auf den Sensorbereich 5 fallen, dessen Intensität als Photospannung an den Außenflachleitern 16 gemessen werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit Ätzkavitäten 8 in ein Kunststoffgehäuse 2 einbringen, deren Querschnitte zur Gehäusemitte hin oder zum Halbleiterchip 3 hin zunehmen.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein drittes elektronisches Bauteil 51 mit einer von Kunststoffgehäusemasse 9 freiliegenden Teilfläche 14 eines zweiten Opferteils 120. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • Dieses zweite Opferteil 120 unterscheidet sich von dem ersten Opferteil 12 der 3 dadurch, dass zusätzlich zu dem konischen Profil des Opferkörpers der 3 eine scheibenförmige Erweiterung 22 im Bereich der Teilfläche 14 vorgesehen ist, wodurch ein komplexes Formteil bereitgestellt wird.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das dritte elektronische Bauteil 51 aus 5 nach dem Entfernen des zweiten Opferteils 120.
  • Durch das Entfernen des in 5 gezeigten zweiten Opferteils 120 wird eine exakt strukturierte Ätzkavität 8 in dem Kunststoffgehäuse 2 geschaffen, wobei die scheibenförmige Erweiterung 22 des zweiten Opferteils 120 der 5 nun einen Ansatz 23 in der Ätzkavität 8 schafft, so dass die sich konisch erweiternde Kavität beispielsweise von einer Glasscheibe zum Schutz der Photodiode im Sensorbereich 5 des Halbleiterchips 3 abgedeckt werden kann.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das dritte elektronische Bauteil 51 aus 6 nach dem Aufbringen einer optischen Linse 15 auf eine Öffnung 6 der Ätzkavität 8.
  • Anstelle einer einfachen, durchsichtigen Glasscheibe kann auf den Ansatz 23 eine Linse 15 mit einer Klebstoffnaht 24 aufgebracht sein, wodurch ein Lichtsammeleffekt entsteht und bei entsprechender Strukturierung der aktiven Oberseite des Halbleiterchips 3 eine Mikrokamera realisiert wird.
  • Es ist auch denkbar, die Ätzkavität 8 vor dem Verschließen mit einem Stoff zu füllen, z.B. mit einer Flüssigkeit mit gewünschten optischen Eigenschaften.
  • Die hier gezeigten Kontaktflächen 25 mit Verbindung zu den Außenflachleitern 16 entsprechen nicht den realen Verhältnissen, sondern sind hier aus Darstellungsgründen vergrößert dargestellt.
    • 1
    erstes elektronisches Bauteil
    31
    zweites elektronisches Bauteil
    51
    drittes elektronisches Bauteil
    2
    Kunststoffgehäuse
    3
    Halbleiterchip
    4
    aktuelle Oberseite
    5
    Sensorbereiche
    6
    Öffnung
    7
    Kanal
    8
    Kavität
    9
    Kunststoffgehäusemasse
    10
    Bonddraht
    11
    Bondkopf
    12
    erstes Opferteil
    120
    zweites Opferteil
    13
    Schaltungsträger
    14
    Teilfläche
    15
    optische Linse
    16
    Außenflachleiter
    17
    Chipinsel
    18
    Oberseite des elektronischen Bauteils
    19
    Innenflachleiter
    20
    Drahtbogen
    21
    Bondbogen
    22
    scheibenförmige Erweiterung
    23
    Ansatz
    24
    Klebstoffnaht
    25
    Kontaktfläche des Halbleiterchips
    26
    Klebefläche
    h
    Kunststoffgehäusepackungshöhe

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils (1), das folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen eines Halbleiterchips (3) auf einem Schaltungsträger (13), wobei der Halbleiterchip (3) auf seiner aktiven Oberseite (4) mindestens einen Sensorbereich (5) aufweist, – Aufbringen eines Opferteils (7; 12) auf den Sensorbereich (5) des Halbleiterchips (3), – Einbringen des Halbleiterchips (3) mit Schaltungsträger (13) und Opferteil (7; 12) in eine Spritzgussform, wobei eine Teilfläche (14) des Opferteils (12) eine Innenwand der Spritzgussform berührt, – Auffüllen der Spritzgussform mit einer Kunststoffgehäusemasse (9) unter Einbetten der in die Spritzgussform eingebrachten Komponenten, – Entnehmen der verpackten Komponenten aus der Spritzgussform, – Herausätzen oder Herauslösen des Opferteils (12) aus der Kunststoffgehäusemasse (9) unter Bilden mindestens eines Kanals (7) und/oder einer Kavität (8) in der Kunststoffgehäusemasse (9).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Opferteil (12) ein Bonddraht (10) oder ein Bondbändchen verwendet wird, der bzw. das mittels Bonden auf dem Sensorbereich (5) des Halbleiterchips (3) befestigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Opferteil (12) auf den Sensorbereich (5) des Halbleiterchips (3) aufgeklebt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand der Spritzgussform vor dem Einbringen der zu verpackenden Komponenten in die Spritzgussform mit einer Folie bedeckt wird, in die sich das Opferteil (12) mit seiner herausragenden Teilfläche (14) beim Schließen der Spritzgussform einprägt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entnehmen der verpackten Komponenten aus der Spritzgussform eine Teilfläche (14) des Opferteils (12) von der Kunststoffgehäusemasse (9) freigelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Opferteil (12) mittels einer Ätzlösung oder einer Trockenätztechnik, vorzugsweise in einem Plasma aus reaktiven Gasen selektiv entfernt wird.
  7. Elektronisches Bauteil mit einem Kunststoffgehäuse (2) und mit mindestens einem Halbleiterchip (3), der auf seiner aktiven Oberseite (4) mindestens einen Sensorbereich (5) aufweist, und wobei das Kunststoffgehäuse (2) einen sich zwischen einer Öffnung (6) auf der Oberfläche des Kunststoffgehäuses (2) und dem einen Sensorbereich (5) erstreckenden Kanal (7) oder eine Kavität (8) aufweist, wobei der Kanal (7) oder die Kavität (8) in Rich tung auf den Sensorbereich (5) des Halbleiterchips (3) zu wenigstens eine Hinterscheidung aufweist, oder dass das elektronische Bauteil (1) räumlich gekrümmte Kanäle (7) aufweist, wobei der Kanal (7) oder die Kavität (8) die Außenkontur eines vorgeformten und bei der Herstellung in die Kunststoffgehäusemasse (9) eingegossenen und wieder herausgelösten Opferteils (12) aufweisen.
  8. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (7) und/oder die Kavität (8) zum Sensorbereich (5) hin größere Querschnitte als die Öffnung (6) aufweisen.
  9. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorbereich (5) als Teil eines Drucksensors, eines Gassensors, eines Flüssigkeitssensors, eines Beschleunigungssensors oder eines Photosensors ausgebildet ist.
  10. Elektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Kanals (7) und/oder der Kavität (8) die Außenkontur eines Bonddrahtes (10), eines Bondkopfes (11) oder eines Bondbogens aufweisen.
  11. Elektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffgehäusemasse (9) Keramikpartikel bis zu einem Füllgrad zwischen 60 und 95 Gew.% sowie einen Polymerkunststoff oder ein Epoxidharz aufweist.
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