DE202013012118U1 - Substrat und/oder Bauteil zum Schutz von mindestens einem Bonddraht - Google Patents

Substrat und/oder Bauteil zum Schutz von mindestens einem Bonddraht Download PDF

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Abstract

Substrat und/oder Bauteil (10; 20; 30; 40), insbesondere für Halbleiterbauteile, welches zum Schutz von mindestens einem Bonddraht Vertiefungen (11; 21; 31; 41) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen direkt in dem Substrat oder Bauteil eingearbeitet, angeordnet sowie dimensioniert sind und die Bonddrähte darin vollständig aufgenommen werden können, und dass die Flächen des Substrat oder Bauteil zur hermetischen Abdeckung in einer Linie liegen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft mindestens ein Substrat und/oder ein optisches Bauteil, in welchem zum Zweck des Schutzes von mindestens einem Bonddraht vor mechanischem Materialstress und Beschädigungen erfindungsgemäße Vertiefungen eingearbeitet sind.
  • Das Drahtbonden bezeichnet in der Aufbau- und Verbindungstechnik einen Verfahrensschritt, bei dem mittels dünner Drähte (Bonddraht) die Anschlüsse eines integrierten Schaltkreises oder eines diskreten Halbleiters (z. B. Transistor, Leuchtdiode oder Photodiode) mit den elektrischen Anschlüssen des Chipgehäuses verbunden werden. Der Vorgang der Draht-Kontaktierung wird als Drahtbonden bezeichnet. Das Drahtbonden wird aber auch in der Hybridtechnik, als auch bei diskreten Bauteilen angewandt. Bei elektronischen Schaltkreisen sind zum Beispiel die außen sichtbaren Anschlüsse über Bonddrähte im Innern des Gehäuses mit den Chip-Anschlüssen verbunden. Die Aufgabe des Bonddrahtes ist die elektrische Verbindung zwischen der eigentlichen integrierten Schaltung bzw. dem nackten Bauteil und dem Verdrahtungsträger (mechanischer Träger auf dem Leitungsstrukturen zur Verdrahtung elektronischer Bauelemente aufgebracht sind; Leiterplatten oder auch unbestückte Multi-Chip-Module). Der Bonddraht wird von der Anschlussfläche z. B. eines Chips zum inneren Teil des Anschlussbeins gezogen und an beiden Stellen verschweißt. Nach dem Drahtbonden werden die Bauteile verkappt, das heißt, hermetisch in einem Gehäuse eingeschlossen oder in Kunststoffe bzw. Kunstharz eingegossen. Die beiden Verfahrensschritte werden als Zyklus 2 oder „Backend” der Halbleiterfertigung bezeichnet. Es werden hauptsächlich die beiden Verfahren Thermosonicbonden und Ultrasonicbonden angewendet.
  • Die Bondtechnologie hat ihre Bedeutung im gesamten Bereich der mikroelektronischen Aufbau- und Verbindungstechnik, beim Verbinden von Leuchtdioden, der Leuchtdiodenanordnung, bei Photodioden, bei Sensoreinrichtungen, wie beispielsweise Drucksensoren, Bildsensoren oder Zeilensensoren. Die Bonddrähte sind aus Materialien wie zum Beispiel Gold, Aluminium, Kupfer und sind gegebenenfalls auch Aluminium beschichtete Kupfer- und Golddrähte. Um diese Halbleiterbauteile insbesondere vor mechanischem Stress und Beschädigungen zu schützen, werden die Bauteile verkappt, das heißt thermetisch in einem Gehäuse eingeschlossen oder in Plaste bzw. Kunstharz eingegossen. Um Beschädigungen zu vermeiden werden auch Abstandselemente verwendet, die zwischen die Bauteile geklebt oder in geeigneter Weise eingebunden werden, damit eine hermetische Abdichtung gewährleistet wird. Die bekannten Lösungen durch Direktaufkleben oder mit Abstandselementen erfüllen jedoch allesamt nicht die Erfordernisse, um die Forderungen in immer kleiner und leichter werdenden Bauteilen, wie z. B. für Bildsensoren, Oberflächen-Scan-Sensoren für kleinste Chipoberflächen zu realisieren.
  • Die US 8342021 B2 wird seitens der Anmelderin als nächstliegender Stand der Technik erachtet, da sie ein Substrat bzw. Bauteil beschreibt und darstellt, welches Vertiefungen enthält, die Bonddrähte vollständig aufnehmen könnten, aber trotz dieser Möglichkeit keine Anforderung und Anweisung dazu enthält und immer noch ungeeignet ist, um platzsparend und somit kosteneffizient zu sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es also, eine einfache und kostengünstige Lösung zu finden, um Bonddrähte (12; 22; 32; 42), inklusive deren Beschichtungen, so hermetisch abzudecken, dass Beschädigungen nicht möglich sind. Insbesondere soll diese Lösung bei optischen Bauteilen aus Materialien wie z. B. Glas, Kunststoff, Keramik Verwendung finden können und für kleinste Bauelemente und Bauteile geeignet sein.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Substrat und/oder Bauteil realisiert, welches solche Vertiefungen (11; 21; 31; 41) enthält, die so direkt in dem optischen Bauteil eingearbeitet und angeordnet sowie dimensioniert sind, dass die Bonddrähte darin vollständig versenkbar sind bzw. aufgenommen werden können. Das Bauteil ist insbesondere ein optisches Bauteil, wie eine Linse, oder kann auch ein Abdeckelement, insbesondere aus Glas sein, dass ausgestellte Vertiefungen an den Positionen der Bonddrähte (12; 22; 32; 42), enthält. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Erfindung indem die Vertiefungen direkt in dem Substrat oder Bauteil eingearbeitet, angeordnet sowie dimensioniert sind und die Bonddrähte darin vollständig aufgenommen werden können, und dass die Flächen des Substrat oder Bauteil zur hermetischen Abdeckung in einer Linie liegen.
  • Die entsprechenden Vertiefungen sind so bemessen, dass sie ausreichend und platzsparend die zu schützenden Bonddrähte aufnehmen können. Hierbei sind erfindungsgemäß die Vertiefungen in ein Substrat (optisches Bauteil; Glasabdeckelement oder ähnliches) bereits mit der Herstellung eingearbeitet. Die Vertiefungen können je nach Bedarf und Verwendung flächenhaft oder auch punktuell, in geeigneter Form (rund; eckig; glockenförmig) sein. Die Vertiefungen können aber auch nach der Herstellung auf an sich bekannte Weise eingebracht werden.
  • Das Substrat dient zum Schutz, als hermetische Abdeckung und/oder als optisches Element der Halbleiterbauteile (alle Halbleiter wie z. B. Bildsensoren, Zeilensensoren, LED's, Photodioden, Drucksensoren usw.). Die Vertiefung im Substrat bzw. dem optischen Element kann mittels unterschiedlichsten gebräuchlichen Technologien realisiert werden (z. B. Spritzguss, Wafersägen, Prägen, Lasern, usw.) und ist somit abstimmbar für die jeweilige Anwendung. Die Vertiefungen können auch in Form von Nuten entlang mindestens einer Linie eingebracht bzw. angeordnet sein, die somit beispielsweise auch mehrere in Reihe befindlicher Bonddrähte in einer Matrix von Halbleiterbauteilen abdecken können.
  • Die Vertiefung/en kann/können je nach Ausführungen sowohl direkt in einer Optik eingearbeitet sein, oder können sich auch in einer zwischen der Optik und dem Leiterplattenelement oder Chip oder Sensor eingebrachten Glasabdeckung (20; 30) befinden. Siehe hierzu die Beispielausführungen in 2 und 3.
  • In den Ausführungsbeispielen der 1–4 sind unterschiedliche Anwendungen dargestellt.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass keine zusätzliche Wärme zugeführt wird muss, die bei eine Verkappung durch das Eingießen entsteht.
  • In 1 ist in beispielhafter Ausführung eine Anordnung dargestellt, bei der die Bonddrähte (12), die die Leiterplatte (13) mit einem Chip (14) verbinden, direkt durch eine Optik in Form einer Linse abgedeckt und/oder hermetisch verschlossen wird, bei der an den Positionen direkt über den Bonddrähten eckige Vertiefungen eingearbeitet sind, die im Fall einer Kunststofflinse bereits im Spritzgussherstellungsprozess so gefertigt wurden. Dies ermöglicht eine sehr genaue und angepasste Minimierung des Substrats sowie eine genaue Abstandsregulierung.
  • Aus 2 ist eine Ausführung zu entnehmen, bei der mindestens eine geeignete Glasabdeckung (20) mit entsprechenden Vertiefungen an den Positionen der Bonddrähte (22) für eine hermetische und/oder geschützte Abdeckung sorgt. Über der Glasabdeckung kann/können z. B. die entsprechende/n Optik/en (in 2 nicht dargestellt) positioniert werden.
  • 3 zeigt ein Beispiel bei dem ein Drucksensor (34) entsprechend der Anordnung in 2 verdrahtet ist.
  • Aus 4 ist eine Anordnung zu entnehmen, bei der in eine Optik (40) durch geformte kegelartige bzw. glockenartige Vertiefungen der Schutz optimal gewährleistet wird und zugleich ein Optimum an Materialbearbeitung realisierbar ist. Zusätzlich zeigt 4 eine Ausführung, bei der in kombinierter Weise so genannte Abstandshalter (45) zwischen einer Trägerplatte (46) und der Leiterplatte (43) eingebracht sind, die es ermöglichen flexible Aufbauten bei unterschiedlichen Halbleiterbauteilen und/oder Hybridbauteilen auch modul- bzw. systemartig zu realisieren und gegebenenfalls auszugleichen. Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungen in den 1 bis 4 nicht allein, sondern auch in Kombination ihrer Ausführungen anwendbar sind und von der Erfindung erfasst werden.
  • Gegenstand der Erfindung sind auch alle Halbleiterbauteile, wie z. B. Bildsensoren, Zeilensensoren, LED's, Photodioden, Drucksensoren, Leiterplatten usw., bei denen derartige Optiken oder Glaselemente zum Schutz der Bonddrähte eingearbeitet sind, enthalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10; 40
    Optik (z. B. Linse)
    11; 21; 31; 41
    Vertiefung/en
    12; 22, 32; 42
    Bonddraht
    13; 23; 33; 43
    Leiterplatte
    14; 24;
    Chip
    15; 25; 35; 46
    Trägerplatte
    20; 30
    Glasabdeckung
    34
    Drucksensor
    44
    Bildsensor
    45
    Abstandhalter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8342021 B2 [0004]

Claims (8)

  1. Substrat und/oder Bauteil (10; 20; 30; 40), insbesondere für Halbleiterbauteile, welches zum Schutz von mindestens einem Bonddraht Vertiefungen (11; 21; 31; 41) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen direkt in dem Substrat oder Bauteil eingearbeitet, angeordnet sowie dimensioniert sind und die Bonddrähte darin vollständig aufgenommen werden können, und dass die Flächen des Substrat oder Bauteil zur hermetischen Abdeckung in einer Linie liegen.
  2. Substrat und/oder Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein optisches Bauteil, wie eine Linse, oder ein Abdeckelement, insbesondere aus Glas, ist.
  3. Substrat und/oder Bauteil nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen bereits mit der Herstellung des Substrats oder Bauteils enthalten sind, dass sie flächenhaft und/oder punktuell, in geeigneten Formen, wie rund, eckig, kegelartig und/oder glockenförmig sind.
  4. Substrat und/oder Bauteil nach mindestens einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, die Vertiefungen in Form von Nuten entlang mindestens einer Linie angeordnet sein, und somit mehrere in Reihe befindlicher Bonddrähte aufnehmen können.
  5. Substrat und/oder Bauteil nach mindestens einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, die Vertiefungen matrixartig angeordnet sind.
  6. Halbleiterbauteile, in deren Aufbau optische Bauteile und/oder Abdeckelemente enthalten sind, die solche Vertiefungen enthalten, die ausreichend sind, um Bonddrähte hermetisch und/oder vor Beschädigungen zu schützen.
  7. Halbleiterbauteile nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Abstandshalter zwischen einer Trägerplatte und einer Leiterplatte enthalten, die es ermöglichen modulartig optische Bauteile und/oder Abdeckelemente zu verbinden und auszugleichen.
  8. Halbleiterbauteile nach den Ansprüchen 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauteile Bildsensoren, Zeilensensoren, LED's, Photodioden, Drucksensoren, Oberflächen-Scan-Sensoren sind.
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