WO2012140156A1 - In einem kunststoffkörper eingebettetes funktionselement und verfahren zur elektrischen kontaktierung eines in einem kunststoffkörper eingebetteten funktionselements - Google Patents

In einem kunststoffkörper eingebettetes funktionselement und verfahren zur elektrischen kontaktierung eines in einem kunststoffkörper eingebetteten funktionselements Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a functional element at least partially embedded in a plastic body with an external contacting and to a corresponding method for electrical contacting of a functional element at least partially embedded in a plastic body.
  • the present invention relates to a procedure for electrically contacting a functional element, e.g. is designed as a circuit arrangement with active or passive, electrical or electronic components, as a semiconductor circuit arrangement (a semiconductor chip) with one or more semiconductor devices or as other micro-technologically produced integrated electrical or electronic components or assemblies, in connection with the encapsulation of the functional element e.g. with other electronic components to protect against damage caused by external influences and for handling with production machines.
  • the concept according to the invention is applicable, for example, to the field of integration of systems or system components with a low power conversion, but also in the case of power modules or assemblies with high power requirements.
  • encapsulated components are produced by placing the semiconductor chip on a structured carrier which defines the contact matrix to the outside (lead frame, flex substrate, interposer). After electrically connecting the chip to the patterned support, potting takes place in a filled epoxy material having a thermal expansion coefficient between that of the silicon material (about 3 ppm / K) and the typical organic circuit board material (about 20-30 ppm / K).
  • a filled epoxy material having a thermal expansion coefficient between that of the silicon material (about 3 ppm / K) and the typical organic circuit board material (about 20-30 ppm / K).
  • map-molding or pane-molding in which several components are enclosed in a mold with bottom contact surfaces and then separated (eg QFN: "Quad Fiat No Lead Package", LGA: “Land Grid Array ").
  • QFN Quality Fiat No Lead Package
  • LGA Land Grid Array
  • a transfer molding or a compression molding can be used, wherein the Molding- experienced differ substantially in the way how the respective potting compound is supplied.
  • Halbieiterchips be embedded in printed circuit boards.
  • the object underlying the present invention is therefore to provide a concept for the electrical contacting of an at least partially encased functional element, in which the at least partially The most precise functional elements can be contacted as cost-effectively as possible with an assembly or a module, wherein the contacting concept should as far as possible also be applicable to non-planar body shapes.
  • This object is achieved by a method for electrically contacting a functional element according to claim 1 or 2, by a method for producing an electrical assembly having a plurality of electrically interconnected functional elements according to claim 17, by a at least partially embedded in a plastic body functional element according to claim 19, by an electrical component according to claim. 20 and solved by a computer program according to spoke 21.
  • a functional element housed or at least partially embedded in a plastic body has a cost-effectively producible, electrical contacting to an assembly or a module or already such electrical contacting with other functional elements for the cost-efficient production of an electrical or electronic module or a module can be obtained by now the material of the plastic body, wherein the functional element is at least partially embedded, at least in an edge region extending from the surface of the plastic body to the at least one contact surface of the functional element, an organometallic Material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation. According to the invention, at least a portion of the contact surface (s) is now exposed through the material of the plastic body.
  • a printed conductor structure is produced, which extends from the at least one contact surface of the functional element to an associated contact region on the surface of the plastic body by local irradiation of the surface of the plastic body provided with the material component in the region of the conductor structure (cn) to be produced , If necessary, it is now also possible to carry out a metal-emitting region provided with the exposed material component exhibiting a metallic property in order to obtain a metallization for the printed conductor structure if, for example, an increased conductivity or solderability of the printed conductor structures is to be obtained.
  • a procedure according to the invention for the production of electrical contacts on a functional element at least partially embedded or molded in a plastic body now consists, for example, in firstly embedding a functional element, ie for example a semiconductor chip or another component, in the polymer matrix of the plastic body.
  • the embedding can be done, for example, by potting, L aminieren or carried out in a very different manner.
  • the material of the plastic body, which is interspersed, for example organometallic can be supplied for example in viscous form, as granules or as films.
  • the functional element or a semiconductor component ("chip", "die" can be embedded at the wafer level by means of transfer or compression molding, or as a single component z.
  • MID "Molded Interconnect Device”
  • the contact surfaces of the embedded functional element are at least partially exposed by material removal with a sufficiently high-energy laser, whereupon optionally an additional cleaning step for cleaning the processed material areas can be performed.
  • trace structures in the form of traces or Urnverdrahtungen and contact surfaces
  • LDS Laser Metro Modellierang
  • the generating of the conductor track structure (s) can also take place before the exposure of the contact areas or alternatively with exposure of the contact areas.
  • a local metallization for amplifying the laser-defined conductor tracks and the contact openings to the in the plastic body at least partially embedded functional element chem (ie, electrolessly and without mask) ke are deposited.
  • solderable metallizations eg copper or a material system such as nickel / gold, ie nickel with about 1-5 ⁇ thickness and about 100 nm thin gold cover layer
  • a diffusion barrier to protect the contact surfaces of the Can form functional element can be used. According to the invention, therefore, a cost-effective contacting of a functional element or semiconductor component housed in a plastic body is achieved by the combined use of laser technology and electrochemical deposition.
  • the production of the conductor track structure (s) can now be based, for example, on the addition of an organometallic component in the base material of the plastic body, wherein the material component decomposes on exposure to local electromagnetic radiation of the substrate surface, for example by means of laser radiation, so that metallic nuclei on the surface of the Plastic body arise.
  • the bulk properties of the plastic body remain non-metallic, so that the plastic body or the carrier material of the same otherwise behaves like an ordinary plastic material.
  • aminate according to another embodiment of the present invention; a schematic representation of a sequence of method steps of a method for producing an electrical contact for a sheathed by casting functional element according to another embodiment of the present invention; a schematic representation of a sequence of method steps of a method for producing an electrical contacting for housed functional elements on wafer level according to another embodiment of the present invention; a schematic representation of a sequence of process steps of a Verfalirens for producing an electrical assembly with a plurality of electrically connected functional elements according to another embodiment of the present invention; a schematic flow diagram of a method for producing an electrical contact for a housed functional element according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 11 a-b show extended production sequences of the production method according to the invention according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 is provided as the starting point of the production process. As shown by way of example in FIG. 1 a, the functional element 12 is completely surrounded by the material of the plastic body 10. However, this arrangement is only to be regarded as exemplary because, as will be explained below with reference to further exemplary embodiments, surface areas of the functional element 12 can be exposed, ie not covered by the material of the plastic body 10. Furthermore, a single functional element 12 is shown purely by way of example in FIG. 1a, wherein the inventive concept is equally applicable to a plurality of functional elements at least partially embedded in a plastic body. The functional element 12 shown in FIG.
  • the functional element 12 is designed as a semiconductor circuit arrangement, for example a semiconductor chip with one or more semiconductor components. Further, the finally contacted and at least partially embedded in the plastic body 10 functional element 12 may be part of an electrical or electronic assembly or form such an electrical or electronic assembly.
  • the functional element 12 has at least one contact surface 14 and optionally a further contact surface 16 on a surface thereof.
  • the contact surfaces 14, 16 are provided only on a main surface of the functional element 12, wherein according to the present invention i. W. can be provided on each (accessible) surface portion of the functional element 12, one or more contact surfaces, to which the inventive method for producing an electrical contacting or electrical contact areas is applicable.
  • the material of the plastic body 10 now has, at least in an edge region extending from the surface 10-1 of the plastic body 10 to the at least one contact surface 14, 16, an additional material component or an organometallic material which under influence This material component can also be substantially uniformly distributed in the material of the plastic body 10.
  • the term "metallic property" is used herein to denote, in particular, the property in a electroless chemical coating process as a seed layer for the growth of a metallization which may involve electrical, though possibly low conductivity, but need not necessarily include (such as with only low density of the metallic or metal-like nuclei).
  • the plastic body 10 or a part of the plastic body 10 with the at least partially embedded semiconductor component 12 through the Manufacturing processes such as injection molding, transfer molding, compression presses or Larni- renieren be prepared or provided.
  • the functional element 12 can also be placed in a recess of a plastic substrate 10, wherein this recess is then at least partially filled with a Vergussguesstoff- material to obtain the at least partially embedded in the plastic body functional element.
  • the method according to the invention is applicable both to a single functional element 12 at least partially embedded in a plastic body and to a plurality in a wafer composite of functional elements at least partially embedded in the plastic body.
  • the device 20 for material removal or material removal can now be designed to generate at least one depression 22, 24 in the plastic body 10 from the surface 10-1 thereof to the at least one contact surface 14, 16, for example by means of a laser ablation process, a melting or evaporation process (thermode), a mechanical pressing operation or a Ultraschallabstragungsvorgang the corresponding material of the Kunststoffsto is body 10 removed.
  • Other methods of material removal or material removal such as powder jet abrasion or etching, may alternatively or additionally be used.
  • FIG. 1b now shows, for example, a laser ablation process in which corresponding surface regions of the plastic body 10 are exposed to a laser radiation having a sufficiently high radiation intensity Ii and a suitable wavelength exposed to expose the at least one contact surface 14, 16 through the respectively formed opening 22, 24.
  • the intensity Ii of the laser radiation shown by way of example in FIG. 1b is therefore to be selected so that material regions of the plastic body 10 can be selectively removed or evaporated. Subsequent to the material removal illustrated in FIG.
  • a cleaning process can optionally be carried out in order, for example, to remove removed material which has still deposited on the surface 10 - 1 of the plastic body 10 or undesirably on the at least one contact surface 14, 16 , And, for example, to get back to the desired surface shape of the plastic body 10 with the exposed contact surfaces 14, 16.
  • a functional element at least partially embedded in a plastic body with at least one elevated contact structure can be used in the production method according to the invention, it being noted that in that then the optionally performed method step for exposing at least one subregion of the at least one contact surface through the material of the plastic body can be dispensed with, since the at least one exaggerated contact structure already extends from the associated contact surface to the surface of the material of the plastic body and a connection of the at least an excessive contact structure with the interconnect structure (hereinafter, for example, when generating the conductor structure (s), during a metallization process or in a further connection process) is produced (see Fig. 7e).
  • At least one printed conductor pattern 26, 28 is then produced, which extends from the at least one contact surface 14, 16 of the semiconductor component 12 to an associated contact region on the plastic body 10. This is achieved by locally irradiating the surface of the plastic body 10 provided with the organometallic material component in the region of the printed conductor structure (s) 26, 28 to be generated by means of an electromagnetic radiation source 21. As is now shown by way of example in FIG.
  • the electromagnetic radiation source 21 is designed to form the surface 10-1 of the plastic body 10 in the region of the printed conductor structure (s) 26, 28 of a laser radiation 21-1 having a radiation intensity I 2 and exposure to a wavelength ⁇ 2 , wherein the wavelength ⁇ 2 may in some cases correspond to the wavelength ⁇ , for example when the material component is a carbonaceous fiber which carbonizes due to heat radiation and thus assumes a "metallic property" in the predefined sense.
  • the intensity I 2 is chosen so as to supply the surface of the plastic body 10 sufficient energy locally, so that the existing in the plastic body 10 additional material component assumes a metallic property on the surface of the plastic body 10.
  • the intensity I 2 of the electromagnetic radiation source 21 is lower than the intensity of the laser radiation 20-1 of the material removal device 20.
  • the material deposition device can be configured 20, 21 both for supplying the intensity Ii for material removal as well as for supplying the intensity (with ⁇ 2 ⁇ 1 1 ) for the production of the Porterbahns Thermal (s) 26, 28 are used.
  • a single laser system 20, 21 can be used for material removal as well as for the production of the printed conductor structure (s).
  • An effective embodiment of the method can also provide for the use of two laser radiation sources of the wavelengths ⁇ 1 and ⁇ 2 in order, by the combination of the heat effect and a UV component, to both expose a particle component incorporated in particle form and to convert an associated one to cause organometallic substance in a metallic material.
  • Such combined beams Sources also have other advantages in terms of efficiency and dimensional stability in the processing of various plastics and wafer substrates.
  • portions or particles of the material component in the region of the conductor track structure 26, 28 to be generated can be selectively exposed.
  • the local electromagnetic irradiation of the (for example, achieved by the laser radiation) material component in the plastic body 10 on the surface 10-1 metallic nuclei come to light by the surrounding the organometallic material component plastic material and partially according to the conductor structure to be produced 26, 28th Will get removed.
  • the local electromagnetic irradiation of the (obtained by the UV laser radiation or the heat action) material component in the plastic body on the surface 10-1 the metallic nuclei come to light by a chemical reaction due to the electromagnetic radiation in the Plastic material contained particles or particles is effected.
  • the material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation can be present in the form of additives, particles and / or fibers in the plastic body.
  • the electrically functional component 5 shown in FIG. 1c can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated conductor track structure (s) 26, 28.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 can be exposed to a so-called metallization process with the generated printed conductor structure (s) 26, 28 in order to increase the conductivity and, for example, the solderability of the printed conductor structures the provided Lei terbahn structures, which are formed as areas which are provided with the exposed, having a metallic property material component, with an additional metal isi erun gsm ateri al for the Letterbahn Modell (s) 26, 28 are provided.
  • a metallization or a metal layer system 29, such as nickel / gold or copper, exposed in the area of the interconnect structures and / or produced material component, for example, in an immersion bath 25, are chemically deposited.
  • the electrically functional component 5 shown in FIG. 1e can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the produced interconnect structure (cn) 26, 28, wherein the generated interconnect structures 26, 28 additionally (optional) have the metallization 29.
  • an embedding depth t of the functional element 12 in the plastic material 10 for example, 50 to 500 ⁇ or 100 to 300 Lim amount.
  • the thickness or chip thickness d of the functional element 12 can be, for example, 10 to 1000 ⁇ , 100 to 850 ⁇ , or 300 to 650 ⁇ .
  • the thickness m of the applied metallization material 29 can be, for example, 0.1 to 10 ⁇ m or even 0.5 to 5 ⁇ m. These exemplary dimensions are applicable in principle to all embodiments.
  • the circuit element or functional element 12 provided with an electrical contacting line and as shown in FIG.
  • the housed functional element 12 can be prepared for surface mounting, for example, by a soldering process by area as a solder stop layer 30 on the surface of the plastic body 10 and in particular the Porterbahns Thermalur (s) 26, 28 is applied, which leaves the desired contact surfaces exposed. Subsequently, for example, a flux can be applied to which in turn the soldering material can be applied for a subsequent soldering process. Irrespective of this, wire bonding or plugging (using contact springs, needles or terminals) are also possible technologies for the further electrical connection to an assembly or a corresponding system (such as a chip card reader or a module slot, for example).
  • the functional element 12 which has at least one contact surface 14 and optionally a further contact surface 16, is placed on a plastic substrate 10 a, such as a foil-based circuit carrier or a functional foil.
  • a plastic substrate 10 a such as a foil-based circuit carrier or a functional foil.
  • the functional element 12 illustrated in FIG. 2 a has been placed on the flexible or rigid plastic substrate 10 a, for example, as a semiconductor component or semiconductor chip by means of a pick-and-place tool.
  • one or more functional elements in the form of a circuit arrangement with active or passive, electrical or electronic components are applied as the functional element 12 on the plastic substrate 10a.
  • a flexible plastic film 10 b can be applied or laminated onto the plastic substrate 10 a provided with the functional element 12.
  • the plastic film 10b may, for example, be joined to the plastic substrate 10a and the functional element 12 with an adhesive layer or adhesive layer (not shown in FIG. 2b) between the plastic film 10b and the plastic substrate 10a, for example by applying pressure and / or heat be, wherein the adhesive layer (not shown in Fig. 2b) can be cured for example by heating or with UV light.
  • laminated can be used to produce a bond between two substrates or films, ie, for example, also the direct fusing of films Functional element 12, the at least one contact surface 14, 16 disposed adjacent to the laminated plastic film 10b, the material of the plastic film 10b and that of the possible adhesive layer at least in a region adjacent thereto an additional, for example, organometallic material component, if the functional element 12 also on the Plastic substrate 10a facing Obcrflä- surface has a contact surface (not shown in Fig. 2b), it is further required that the plastic substrate 10a in a region associated with this contact surface has the additional, organometallic material component.
  • the laminating of FIG. 2 b results in the functional element 12 at least partially embedded in a plastic body 10, wherein the plastic body 10 in the present exemplary embodiment is formed by the plastic substrate 10 a, the laminated plastic film 10 b and the any intermediate adhesive layer is formed.
  • the at least one contact surface 14, 16 is exposed through the material of the body 10 by means of a material removal device 20.
  • the device 20 for material removal or material removal can now be designed to generate at least one depression 22, 24 in the plastic body 10 from the surface 10-1 thereof to the at least one contact surface 14, 16, for example by means of a laser ablation process, a melting or evaporation process (Thermode), a mechanical pressing operation or a Ultraschallabtragungsvorgang the corresponding material of the plastic body 10 is removed. Other methods of material removal or material removal may also be used.
  • Fig. 2d now shows a laser ablation process. in which corresponding surface regions of the plastic body 10 of a laser radiation with a sufficiently high radiation intensity Ii and a suitable wavelength ⁇ are irradiated in order to expose the at least one contact surface 14, 16 through the respectively formed opening 22, 24.
  • the intensity Ii of the laser radiation shown by way of example in FIG. 2 d is therefore to be selected so that material regions of the plastic body 10 can be selectively removed or evaporated.
  • a cleaning process can be performed.
  • a function element at least partially embedded in a plastic body with at least one elevated contact structure (not shown in Fig. 2a-j) in the manufacturing method according to the invention are used, it should be noted that then the optionally performed method step to expose at least a portion of at least a contact surface through the material of the plastic body can be dispensed with, since the at least one elevated contact structure already extends from the associated contact surface to the surface of the material of the plastic body and a connection of the at least one exaggerated contact structure to the conductor track structure (below) is established (cf. Fig. 7e).
  • At least one printed conductor pattern 26, 28 is then produced, which extends from the at least one contact surface 14, 16 of the semiconductor component 12 to an associated contact region 26-1, 28-1 of the plastic body. This is achieved by locally irradiating the surface of the plastic body 10 provided with the metal-organic material component, for example, in the region of the conductor track structure (cn) 26, 28 that is to be generated by an electromagnetic radiation source 21. As is now shown by way of example in FIG.
  • the electromagnetic radiation source 21 is designed to form the surface 10-1 of the plastic body 10 in the region of the printed conductor structure (s) 26, 28 of a laser radiation 21 -1 having a radiation intensity I 2 and a wavelength ⁇ 2 suspend, wherein, as already explained in connection with Fig. 1 c, the wavelength ⁇ 2 of the wavelength ⁇ may correspond, may be different from it, or a combination of ⁇ ] and% 2 can be used ,
  • the intensity I 2 is chosen so as to supply the surface of the plastic body 10 sufficient energy locally, so that the existing in the plastic body 10 additional material component assumes a metallic property on the surface of the plastic body 10.
  • the intensity I 2 of the electrical If, for example, the intensity of the laser beam 20-1 emitted by the material removal device 20 is adjustable, the material removal device 20, 21 can supply both the intensity L and the material removal as well as for supplying the intensity I 2 (with I: ⁇ I i) to produce the conductor track (s) 26, 28 are used.
  • a single laser system 20, 21 can be used both for material removal and for the production of the printed conductor structure (s).
  • portions or particles of the material component in the region of the conductor track structure 26, 28 to be generated can be exposed in a targeted manner.
  • the electrically functional component 5 shown in FIG. 2e can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated conductor track structure (s) 26, 28.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated printed conductor structure (s) 26, 28 can increase the conductivity and, for example, the solderability of the printed conductor structures, for example in a dipping bath 25.
  • Metallization process are exposed, in which the produced conductor track structures, which are formed as areas which are provided with the exposed, having a metallic property material component, with an additional metallization material 29 for the conductor track structure (s) 26, 28 are provided.
  • the electrically functional component 5 illustrated in FIG. 2g can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated conductor track structure (cn) 26, 28, wherein the generated conductor track structures 26, 28 additionally ( optional) have the metallization 29.
  • the embedded functional element 12 from the surface 10-1 of the plastic body 10 from electrically over the generated (s) conductor bah n Modell (s) 26, 28, may optionally include further processing steps be subjected to functionally integrate the most functional element 12 in an assembly.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 can now be prepared for surface mounting, which is carried out for example by means of a soldering operation.
  • a solder-stop layer 30 is produced on the surfaces 10-b of the plastic body 10 provided with the generated conductor structures 26, 28.
  • This solder stop layer 30 can be achieved, for example, by lacquering the surface 10-1 of the plastic body 10 and subsequently exposing the desired contact regions 26-1, 28-1, which have the generated conductor structures 26, 28 with the at least one contact surface 14, 16 of the functional element 12 are electrically connected.
  • the exposed contact areas 26-1, 28-1 can be provided with a flux, ie. H. the flux 32 may be deposited on the exposed contact area 26-1, 28-1. This can be done, for example, by means of a screen-printing or a stencil printing process or by a so-called "jetting", that is to say intermittent dispensing of the pasty medium 32.
  • solder balls 34 may be applied to the flux-deposited paste deposits. This application of the solder 34 to the at least one contact region 26 - 1, 28 - 1 can take place, for example, at the wafer level by gravity-driven warping by means of a template (not shown in FIG. 2j).
  • a plastic substrate 10c has a recess 10-2 from a surface 10-1 thereof.
  • the functional element 12 is introduced and placed.
  • the functional element 12 placed in the recess 10-2 of the plastic substrate 10c is at least partially surrounded or encapsulated with a potting plastic material l0d until, for example, the supplied potting plastic material l0d is flush with the surface of the plastic substrate 10c.
  • the plastic substrate 10c and the supplied potting plastic material lOd together form the plastic body 10, in which the functional element 12 is at least partially embedded.
  • the potting of the functional element 12 with the potting plastic material l Od shown in FIG. 3 b it may be necessary to allow the supplied potting plastic material 1 Od to harden, wherein a curing process by means of heat supply or light irradiation, e.g. UV light, can be supported.
  • a curing process by means of heat supply or light irradiation, e.g. UV light, can be supported.
  • the resulting functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 is now shown in FIG. 3c.
  • the at least one contact surface 14 and the additional, optional contact surface 16 of the functional ⁇ elements 12 are arranged on an adjacent to the supplied Vergussconcestoffmaterial surface of the functional element 12. Therefore, at least in a region extending from the surface of the resulting plastic body 10 to the at least one contact surface 14, 16, the potting plastic material 1 Od has an additional material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation.
  • the device 20 for material removal or material removal can now be designed to generate at least one depression 22, 24 in the plastic body 10 from the surface 10-1 thereof to the at least one contact surface 14, 16, for example by means of a laser ablation process, a melting or evaporation process (thermode), a mechanical pressing operation or a Ultraschallabtragungsvorgangs the corresponding material of the plastic body 10 is removed.
  • Other methods of material removal or removal may also be used. For example, FIG.
  • FIG. 3d now shows a laser ablation process in which corresponding surface regions of the plastic body 10 of a laser radiation are irradiated with a sufficiently high radiation intensity I g in order to expose the at least one contact surface 14, 16 through the respectively formed opening 22, 24.
  • the intensity l ⁇ in FIG. 3d Laser radiation represented by way of example is therefore to be selected so that material regions of the plastic body 10 can be selectively removed or evaporated. Subsequent to the Materialentfemung shown in Fig. 3d optionally a cleaning process can be performed.
  • a functional element at least partially embedded in a plastic body with at least one raised contact structure can be used in the production method according to the invention, wherein it should be noted that then the optionally performed method step for exposing at least a portion of the at least one Contact surface through the material of the plastic body can be omitted, since the at least one elevated contact structure already extends from the associated contact surface to the surface of the material of the plastic body and a connection of the at least one elevated contact structure with the Leitbahn Quilt (below) is prepared (see FIG. 7e).
  • At least one printed conductor pattern 26, 28 is then produced, which extends from the at least one contact surface 14, 16 of the semiconductor component 12 to an associated contact region 26-1, 28-1 of the plastic body.
  • This is achieved by locally irradiating the surface of the plastic body 10 provided with the organometallic material component in the region of the printed conductor structures 26, 28 to be produced by means of an electromagnetic radiation source 21.
  • the electromagnetic radiation source 21 is designed, for example, to form the surface 10-1 of the plastic body 10 in the region of the conductor path (s) 26, 28 of a laser radiation 21 -1 having a radiation intensity I 2 and a wavelength ⁇ 2 suspend, wherein, as already explained in connection with Fig.
  • the wavelength ⁇ 2 of the wavelength ⁇ ] may be different from it, or a combination of and ⁇ 2 can be used.
  • the intensity I 2 is chosen so as to supply the surface of the plastic body 10 sufficient energy locally, so that the existing in the plastic body 10 additional material component assumes a metallic property on the surface of the plastic body 10.
  • the intensity I 2 of the electromagnetic radiation source 21 is lower than the intensity of the laser radiation 20-1 of the material removal device 20. If, for example, the intensity of the radiated from the material removal device 20 power of the laser beam 20-1 is adjustable, the material removal device 20, 21 both to supply the intensity I] to the material removal as well as to supply the intensity I 2 (with I 2 ⁇ Ii) to produce the conductor track structure (s) 26, 28 are used.
  • a single laser System 20, 21 are used both for material removal as well as for the production of the conductor track structure (s).
  • the electrically functional component 5 shown in FIG. 3e can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated printed conductor structure (s) 26, 28.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the generated printed conductor structure (s) 26, 28 can increase the conductivity and, for example, also the solderability of the printed circuit structures to a so-called metallization process, e.g. in an immersion bath 25, in which the produced wiring patterns formed as areas provided with the exposed metallic component material component are provided with additional metallization material for the wiring pattern (s) 26, 28.
  • a metallization material or metal layer system 29 e.g. Nickel / gold or copper, are chemically deposited on the material component exposed in the region of the conductor track structures and / or generated.
  • the electrically functional component 5 shown in FIG. 3g can be obtained in the form of the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 with the produced conductor track structure (s) 26, 28, wherein the generated conductor track structures 26, 28 additionally (optionally) the Metallization 29 have.
  • the circuit element 12 which is provided with an electrical contacting line and housed, as shown in FIGS. 3e and 3g, respectively, in which the embedded functional element 12 extends electrically from the surface 10-1 of the plastic body 10 via the generated conductor track structure (s) 26, 28, may optionally be subjected to further processing steps to functionally integrate the packaged functional element 12 into an assembly.
  • the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body 10 can now be prepared for surface mounting, which is carried out for example by means of a soldering operation.
  • a solder stop layer 30 is provided on the surface 10a of the plastic body 10 provided with the generated conductor structures 26, 28.
  • This solder stop layer 30 can be effected, for example, by lacquering the surface 10-1 of the plastic body 10 and subsequently exposing the desired contact regions 26-1, 28-1, which have at least one of the generated conductor structures 26, 28.
  • Contact surface 14, 16 of the functional element 12 are electrically connected.
  • solder paste 36 can now be applied or deposited on the exposed contact surfaces 26-1, 28-1, for example, a solder paste 36, this by a stencil printing or by a so-called. "Jetting”, ie an intermittent Dispensen the pasty medium, can be done.
  • the solder paste deposits 36 may be remelted in an oven process so that a solid, storable pad 38 may be formed on the contact area 26-1, 28-1.
  • a further exemplary embodiment of the method according to the invention for producing an electrical contact for a coiled or at least partially embedded in a plastic body 10 functional element 12 at the wafer level will now be explained with reference to the figures 4a-i to a plurality of electrically functional components 5, wherein a plurality of functional elements 12 are present in a wafer composite.
  • a wafer 50 e.g. a semiconductor wafer made of silicon, comprising a plurality of functional elements 12 (not explicitly shown in Fig. 4a) e.g. in the form of integrated circuits or semiconductor devices.
  • the functional elements 12 each have at least one contact surface.
  • the use of a wafer 50 having a plurality of functional elements 12 is generally discussed, wherein the wafer 50 may be, for example, a semiconductor wafer made of silicon, a glass substrate wafer, an SOI substrate, etc.
  • the detail section defined in FIG. 4a is now enlarged in FIG. 4b and shows an edge region of the wafer 50 with a notch 52 ("notes").
  • a so-called "primary Fiat” may also be provided on the wafer 50.
  • the indentation 52 may be used, for example in the case of 200 mm wafers, to mark the crystal orientation of the semiconductor material and also, for example, as a mechanical positioning aid or contact edge for aligning the wafer.
  • the hatched area 54 of the wafer 50 contains a multiplicity (eg, completely) of processed functional elements 12, for example in the form of semiconductor components that have been processed in the wafer composite.
  • the edge region 56 of the wafer is kept free of structures for production-related reasons.
  • a plastic material 10 is now applied at least in regions or continuously to the processed wafer area 54 of the wafer 50 on at least one main surface of the wafer 50, around a plurality of functional elements embedded at least partially in the plastic material or plastic body 10 12 in the wafer composite.
  • the material of the plastic body 10 at least in a region which extends from the surface 10-1 of the plastic body 10 to the at least one contact surface of the respective functional elements, further comprises an additional material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation , on.
  • the at least partial embedding in the plastic body 10 can take place, for example, by means of a transfer molding process, a compression molding process or by a lamination process and forms the plastic body 10, which is intimately connected to the wafer 50 or is firmly connected.
  • At least one contact surface 14, 16 of the respective at least partially embedded in the plastic body 10 functional elements 12 is exposed through the material of the plastic body 10 therethrough, as is optionally shown with reference to FIG. 4d.
  • This step of exposing the respective at least one contact surface of the plurality of functional elements 12 can be performed by way of example by means of a laser ablation process.
  • a plurality of contact areas are at least partially exposed over the entire wafer 50.
  • a functional element at least partially embedded in a plastic body may be provided with at least one raised contact structure (not shown in FIG. 4a)
  • the optionally performed method step for exposing at least one subregion of the at least one contact surface through the material of the plastic body can then be dispensed with, since the at least one exaggerated contact structure is already transferred from the associated contact surface to the surface of the plastic material Material of the plastic body extends and a connection of the at least one elevated contact structure with the interconnect structure (below) is produced (see Fig. 7e).
  • a plurality of printed conductor structures 26, 28 are now produced, each of which extends from the at least one contact surface 14, 16 of the plurality of functional elements 12 to an associated contact region 26 - 1, 28 - 1 on the surface 10 - 1 of the plastic body 10.
  • contact surfaces 14, 16 and interconnect structures 26, 28 are provided with reference numerals by way of example.
  • the additional material component in the region of the plastic body is exposed or converted by the surface 10-1, for example by means of a laser beam pushes and / or locally locally irradiated, so that the to be generated conductor track structures 26, 28 respectively from the contact surfaces 14, 16 of the functional elements 12 extend to the surface 10-1 of the plastic body 10 to the contact areas 26-1, 28-1 associated therewith on the surface 10-1 of the plastic body 10.
  • the patterned wiring patterns 26, 28 may be reinforced with a metallization 29, e.g., to increase their conductivity and solderability. with nickel / gold or copper, by growing or thickening the metallized conductor tracks or interconnects to be realized by chemical deposition in the region of the interconnect structures 26, 28 produced with reference to FIG. 4 d.
  • This additional metallization of the conductor track structures 26, 28 is required, for example, if the conductor track structures produced by local electromagnetic irradiation of the surface of the plastic body 10 provided with the material component do not yet have sufficient conductivity and / or solderability.
  • the at least partially embedded functional elements 12 are electrically accessible starting from the surface 10-1 of the plastic body 10.
  • solder resist layer 30 is applied and exposed in the area of the contact areas 26-1, 28-1 produced on the surface of the plastic body 10.
  • the wafer composite 50 can be separated, for example, by dicing along the dicing lines 60, so that the electrically functional components 5 are in the form of the functional elements 12 that are housed or at least partially embedded in the plastic body 10.
  • the wafer for this separation step is applied to a carrier film (not shown in FIG. 4h), so that the arrangement of the housed functional elements 12 and the remnants 62 initially remains essentially unchanged.
  • the functional elements 12 are at least partially embedded in the plastic body 10, while on the sidewalls the wafer material (e.g., silicon) is exposed.
  • the functional housed functional elements 12 can now be further processed while the remaining pieces 62 and functionally incapable housed functional elements can be removed.
  • a plastic substrate 10 c (for example an injection-molded part) can be provided with a recess 10 - 2 as a subrack, which is designed, for example, as a non-planar molded body with an arbitrary 3-D shape.
  • the plastic substrate 10-c may be manufactured, for example, by an injection molding process or a deep drawing process.
  • at least one functional element 12 or a plurality of functional elements 12, 12a, 12b can be placed in the recess 10-2 of the rack 1 0-c provided for this purpose.
  • further electrical components (not shown in FIG. 5b) can also be placed in the recess 10-2 of the rack 10c.
  • the functional element 12 (and optionally the further functional elements 12a, 12b or further components) placed in the recess 10-2 will now be at least partly covered with a cast plastic material! Surrounded or poured in order to obtain the at least partially embedded in the plastic body 10 functional element 12.
  • an additional organometallic material component is present in the casting plastic material 1 od, at least in a region extending from the surface of the resulting plastic body 10 to the at least one contact surface 14, 16 of the functional element 12, the metallic property being under the influence of electromagnetic radiation accepts.
  • the at least partially embedded in the plastic body 10 functional element 12 is provided, as shown in Fig. 5c.
  • FIG. 5c further shows a detailed detail, to which reference is now made in the following FIGS. 5d-f.
  • At least one contact surface of the at least one embedded functional element 12 is now surrounded by the material of the plastic body 10 exposed through.
  • This exposure step can be carried out, for example, by means of laser ablation, as a result of which a plurality of contact surfaces 14, 16 of the components 12, 12a, 12b of the assembly to be connected, for example, are uncovered.
  • Fig. 5d-f only some of the contact surfaces 14, 16, conductor track structures 26, 28 and metallizations 29, etc. are provided with reference numerals by way of example.
  • the additional material component in the plastic body 10 can now be exposed or converted by local, area-wise heating of the surface of the plastic body 10, for example by means of a laser beam, so that the I.eiterbahn Weg (s) 26, 28 each of the at least one Contact surface of the functional element 12 and the other functional elements or components 12a, 12b to the surface 10-1 of the plastic body 10 is predetermined or generated.
  • This method step is shown by way of example in FIG. 5e.
  • a metallization of the areas provided with the exposed material component having a metallic property can be undertaken in order to obtain a metallization 29 for the produced conductor track structures 26, 28.
  • growth or thickening of the conductor track in the region of the generated conductor track structure (s) can be carried out by chemical deposition of a metallization, for example of nickel / gold or copper.
  • the at least partially embedded functional elements 12, 12a, 12b or components are electrically accessible from the surface 10-1 of the plastic body 10 via the generated conductor track structures or metallized conductor track structures. In the exemplary embodiment shown by way of example in FIG.
  • a dipole structure 80 may be formed that may serve, for example, as an antenna for a wireless communication circuit.
  • conductor tracks having a sensory function in the same way, such as capacitive surfaces, interdigital structures, meander-shaped resistance surfaces or other structures.
  • SMD components can still be arranged on contact areas on the surface of the assembly 90.
  • further processing may be followed to add additional components to the package 90, such as by a soldering operation or a wire bonding operation.
  • the method for the establishment of an electrical contacting or electrical connection between a plurality of housing-mounted or at least partially embedded in a plastic body 10 functional elements 12, 12a, ... comprises the following steps.
  • a first step 10 first of all a functional element 12 or a plurality of functional elements 12, 12a, ..., which are at least partially embedded in the plastic body 10, are provided, the functional elements each having at least one contact surface on a surface thereof, and wherein in the material of the plastic body at least in an edge region which extends from the surface of the plastic body to the at least one contact surface, furthermore a material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation is present.
  • a wiring pattern or a plurality produced by Leiterbarm Modellen each extending from the at least one contact surface of the plurality of functional elements to an associated contact area on the surface of the plastic body, in which the surface of the provided with the material component plastic body in the region of the conductor track structures to be generated locally irradiated.
  • metallization of the regions provided with the exposed metallic component having a metallic property may be provided to provide reinforcement of the metallization for the interconnect structures.
  • the conductor track structures are now designed so as to produce an electrical connection between at least two of the plurality of functional elements 12, 12a,....
  • Functional element to form an assembly with a plurality of functional elements.
  • the functional element 12 is completely embedded in the plastic body 10 and enclosed by this.
  • the at least one contact surface 14 and the further optional contact surfaces 16, 18 can now be at the same or be arranged different side surfaces of the functional element 12. Since the plastic body 10 and also the functional element 12 embedded at least partially therein can have any desired 3 D shapes, ie can be formed as non-planar molded bodies, the distance between the contact surfaces 14, 16, 18 on the functional element 12 can be to the surface of the Plastic body 10 may be different. According to the manufacturing method presented above, therefore, it may be at exposing at least one. Part of the at least one contact surface of the functional element 12 may be required to remove through the material of the plastic body through different material volumes of the plastic body 10 to the respective contact surface.
  • FIG. 7b now shows an arrangement in which the functional element 12 is provided, for example, with the material of the plastic body 10 on opposite main surfaces.
  • the at least one contact surface can thus be arranged only on one of the opposing main surfaces, but not on the side surfaces of the functional element 12 that are surrounded by the plastic body 10.
  • the functional element 12 provided at least partially embedded in a plastic body 10 is surrounded by the material of the plastic body 10 except for a main surface of the friction element 12.
  • the at least one contact surface of the functional element 12 can only be located on a surface of the functional element 12 adjoining the material of the plastic body 10.
  • the functional element 12 is provided, for example, with the material of the plastic body 10 on opposite main surfaces.
  • a contact structure 14-1, 16-1 now extends from the at least one contact surface 14, 16 to the surface 10-1 of the plastic body 10 in order to be flush with the surface 10-1 of the plastic body 10 to complete, as shown in Fig. 7e.
  • the contact structure 14-1, 16-1 may optionally also protrude beyond the surface 10-1 of the plastic body 10 (something).
  • the partially embedded functional element 12 it is only necessary for the partially embedded functional element 12 to have a metallic property under the influence of electromagnetic radiation in the material of the plastic body 10 at least in a near-surface edge region of the plastic body.
  • this material component can also be distributed uniformly in the material of the plastic body 10.
  • a respective optionally performed method step exposes at least one partial area the at least one contact surface 14, 16 can be omitted by the material of the plastic body 10, since the at least one contact structure 14-1, 16-1 already extends from the associated contact surface 14, 16 to the surface 10-1 of the material of the plastic body 10 and a connection of the at least one contact structure 14-1, 16-1 with the interconnect structure can subsequently be produced.
  • the contact structures 14 - 1, 16 - 1 can therefore already be provided or arranged on the associated contact surfaces 14, 16 of the functional element 12 before embedding the functional element 12 in the material of the plastic body 10.
  • these contact structures 14-1, 16-1 then extend already during the embedding process or after its completion by the material of the plastic body 10 to the surface 10-1 of the material of the plastic body 10.
  • the conductor track structure (s) is / are so on the surface the plastic body 10 generates or forms such that an electrical connection with the at least one contact structure 14-1, 16-1 of the functional element 12 is obtained.
  • the functional element 12 eg a semiconductor chip
  • the functional element 12 has an elevated contact structure 14 -1, 16-1.
  • Such contact structures 14-1, 16-1 may, for example, have a columnar shape, wherein these contact structures 14-1, 16-1 may be produced, for example, by means of a galvanic deposition of copper as so-called "copper pillars" (copper pillars)
  • contact structures 14-1, 16-1 shown in Figures 7e and 7e can provide improved contact spacing and, compared to a hollow via, improved electrical and thermal conductivity, particularly the contact structures 14-1, 16-1 shown in Figure 7e
  • Functional element 12 can be manufactured relatively simply on the wafer level, so that the embodiment shown in FIG. 7e is suitable, for example, for processing at the wafer level and thus can be applied, for example, to the exemplary embodiment illustrated with reference to FIGS.
  • FIGS exemplary embodiment illustrated with reference to FIGS.
  • the diameter pl of the "copper pillars” can be, for example, 10 to 500 ⁇ m, 20 to 150 ⁇ m or even 30 to 80 ⁇ m on the electrically functional component 5.
  • the pitch p2 of the "Copper Pillars for example, 20 to 1000 ⁇ , 30 to 200 ⁇ or 40 to 100 ⁇ amount.
  • Plastic body 10 a functional element 12, at least one contact surface 14, 16, conductor track structures 26, 28 (optionally have a metallization 29) and with the at least one contact surface 14, 16 respectively electrically connected contact areas 26-1, 28-1.
  • This description is also applicable to the other figures, unless explicitly stated otherwise.
  • FIG. 8 a shows a hosed or fully embedded in the plastic body 10 functional element 12, the contact surfaces are led out beyond the base area to the outside. As a result, the distance of the contact areas 26 - 1, 28 - 1 formed on the surface 10 - 1 of the plastic body 10 can be expanded or spread outward ("fan - out").
  • FIG. 8b now shows a functional element 12 partially embedded in the plastic body 10, wherein, for example, the side surfaces of the functional element 12 are exposed.
  • the contact areas 26-1, 28-1 are arranged distributed on the surface 10-1 of the plastic body 10, for example, within the base area of the functional element 12.
  • a 2-dimensional contact matrix (fan-in) on the surface 10-1 of the plastic body 10, which has greater contact area spacings at the interface, for example, than an arrangement with contact areas arranged in series on the chip periphery. to the circuit board allows.
  • FIG. 8c now shows by way of example a casing functional element 12, in which the material of the plastic body 10 extends over the side surface, but not on the opposite main surface of the functional element 12, in relation to the arrangement shown in FIG. 8a. Otherwise, the comments on Fig. 8a are equally applicable to Fig. 8c.
  • FIG. 8d now shows a clad functional element 12 with a structure in which, in accordance with the arrangement shown in FIG. 8b, a so-called fan-in concept has once again been implemented.
  • further functional elements 12a, 12b or additional components or components are placed on the housed functional element 12 and connected to them, for example, functionally, ie mechanically and / or electrically and / or electromagnetically.
  • These additional functional elements or components 12a, 12b may in each case again have additional contact surfaces, which are guided electrically to contact regions on the surface of the plastic body 10.
  • These additional surface areas or contact areas are not explicitly shown in FIG. 8d. Otherwise, the above statements regarding FIG. 8b are equally applicable to the arrangement of FIG. 8d.
  • FIG. 8b are equally applicable to the arrangement of FIG. 8d.
  • FIG. 8e now shows an arrangement in which two functional elements 12, 12a are (at least partially) embedded in the plastic body 10.
  • the further functional element 12a has at least one contact surface 14a, 16a and contact regions 26, 26a associated with the contact surfaces.
  • at least one contact surface of the first functional element 12 and a contact surface of the second functional element 12a are connected to one another via a generated (and optionally metallically reinforced) conductor track structure 28.
  • this arrangement is only to be regarded as an example, since the two functional elements 12, 12a can also be arranged in different and non-parallel planes (not shown in FIG. 8e) with each other and with different distances to the surface 10-1 of the plastic body.
  • FIG. 8f now shows, by way of example, a plan view of a first main surface (eg the underside) of an electrically functional component 5 in the form of the functional element 12 embedded in the plastic body 10, as in the method according to the invention for producing an electrical contact for a clad functional element and for example in wafer processing for cbip size packages (CSF).
  • the peripherally arranged recesses are shown in relation to the, for example, 16 contact surfaces of the functional element 12.
  • the contact grid or grid al al the chip contact surfaces 14, 16 (and thus also the wells 22, 24), for example, 30 to 500 ⁇ , 40 to 200 ⁇ or 60 to 150 ⁇ amount.
  • the contact grid or grid dimension a2 of the contact surfaces 26-1, 28-1 on the surface of the component 5 can be, for example, 0.1 to 1.5 mm, 0.15 to 1.0 mm or else 0.25 to 0, 5 mm.
  • Figure 8g now shows an exemplary design of the second major surface (e.g., front) of the electrically functional member 5 in the form of the packaged functional member 12 (at least partially) embedded in a plastic body, e.g. a laser inscription, reference data and a point for marking the orientation of the component or other information in the surface of the plastic body 10 can be attached.
  • a plastic body e.g. a laser inscription, reference data and a point for marking the orientation of the component or other information in the surface of the plastic body 10 can be attached.
  • FIG. 8h now shows, by way of example, a plan view of an underside of a functional element 12 embedded in the plastic body 10 (indicated by a double-dashed line), as in the method according to the invention for producing an electrical contact for a cased functional element 12 and, for example, in FIG Wafer processing for a so-called "fan-out wafer level package" is obtained.
  • the recesses arranged along the chip periphery are shown in relation to the, for example, 16 contact surfaces of the functional element 12.
  • the method 200 for producing an electrical contact for a housed functional element or for producing electrical connections between a plurality of housed or at least partially embedded in a plastic body 10 functional elements comprises the following steps.
  • a functional element or a plurality of in the plastic body 10 at least partially embedded functional elements provided, wherein the functional element has at least one contact structure 14-1, 16-1, which extends from the functional element to the surface 10-1 of the plastic body 10, and wherein In the material of the plastic body 10, at least in an edge region on the surface of the plastic body 10, a material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation is also present.
  • a printed conductor structure or a plurality of printed conductor structures is produced on the surface of the plastic body 10, which is / are electrically connected to the at least one contact structure 14 - 1, 16 - 1 of the functional element the plastic component 10 provided with the material component is locally electromagnetically irradiated in the region of the printed conductor structure to be produced.
  • Sections of the at least one contact structure 14-1, 16-1 are provided in order to increase the metallization for the printed circuit board (s) and an (or improved) electrical and mechanical connection between the respective strip conductor structure and to get the associated contact structure.
  • the conductor track structures can now be designed to produce an electrical connection between at least two of the plurality of functional elements.
  • FIG. 10 shows by way of example a production-technical implementation of the method according to the invention in the form of a production basic sequence 300, in which the functional element at least partially embedded in the plastic body is fed to a first processing station comprising at least one control computer 310, a positioning device 320 and one or more electromagnetic radiation sources 330 consists, for example, a first laser system of the wavelength and optionally a second laser system of wavelength ⁇ 2 .
  • the control computer 310 receives the geometry data relevant to the product and carries out position recognition, for example by means of optical marks, in order to determine the exact position of the embedded functional element (s).
  • the positioning device (s) 320 position the workpiece relative to the radiation source (s) 330 in such a way that, for example, the contact surfaces or also the conductor track structure (s) of the functional element at least partially embedded in the plastic body correspond to the supplied geometry data are processed to ultimately obtain the electrically functional component.
  • the intensity or I 2 of the electromagnetic radiation source (s) 330 is modulated by the control computer 3 10 or set manually by an operator manually.
  • the processing steps "exposing the contact surfaces” and “structuring of the printed conductors" can, depending on the design of the system, be carried out in blocks one behind the other or as desired alternately or simultaneously. For example, in a system consisting of two independent laser stations, for example for infrared and ultraviolet irradiation, one can proceed in blocks, while a combined system can perform the machining alternately or simultaneously and thus save considerable time in positioning.
  • the workpiece may be cleaned in the processing system itself and / or externally, such as by gas flow (eg, oxygen or nitrogen), plasma, chemicals, or other methods as appropriate.
  • gas flow eg, oxygen or nitrogen
  • plasma e.g., oxygen or nitrogen
  • the workpiece is fed to a second processing station 340 in which the Ieiteitahn structures are chemically metallized, such as by immersion in one or more immersion baths, which is substantially conditioned by the surface and locally coated metallic.
  • the workpiece or the electrically functional component is processed within the meaning of the invention.
  • FIG. 10 Two exemplary embodiments now follow, in which the method illustrated in FIG. 10 can be used within a manufacturing process for producing an embedded functional element or an assembly.
  • FIG. 10 Two exemplary embodiments now follow, in which the method illustrated in FIG. 10 can be used within a manufacturing process for producing an embedded functional
  • FIG. 1 a shows, on the basis of an expanded production sequence 400, how a semiconductor functional element is produced as a single component.
  • a first step 410 a plurality of functional elements in wafer form is provided.
  • each of the functional elements is at least partially embedded in a plastic material which, for example, has a metal-organic material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation.
  • the functional element prepared in this way is fed to a method 300, as has been described in FIG.
  • the whaler is divided into individual dies such that a multiplicity of isolated functional elements is created.
  • additional steps may be performed prior to dicing, the wafer level of which may be advantageous, such as solder paste printing.
  • FIG. 1b shows, by way of example, with reference to a further, expanded production sequence 500, how an assembly of a plurality of functional elements can be produced at least partially by the method according to the invention.
  • a carrier substrate is produced, for example by injection molding.
  • a number of functional elements is placed on the carrier substrate and then embedded in a subsequent step 530 in a plastic material which, for example, has an organometallic material component which assumes a metallic property under the influence of electromagnetic radiation.
  • the workpiece thus provided is fed to a method 300, as described in FIG. 10, so that an assembly, which is at least partially completed, is optionally produced in a subsequent step 540 with further functional elements, such as conventional SMD components, by conventional methods can be equipped.
  • an arrangement for contacting a functional element or semiconductor component has an electrically insulating plastic body with at least one embedded functional element, a depression in the plastic body above the electrical element Contact surface of the semiconductor device, so that the Metallisierangsebene the functional element in the contact surfaces is at least partially released from plastic and at least one electrical conductor, which leads the contact surface of the semiconductor device to the surface of the plastic body.
  • the plastic body on additives that come through local electromagnetic irradiation of the surface as metallic nuclei come to light or form surfaces with a metallic property by the surrounding plastic is removed and / or a chemical reaction takes place.
  • the plastic body can be provided based on thermoplastic, thermosetting or elastomeric material.
  • the produced conductor track has, for example, a metal or a metal layer system.
  • the depression made in the plastic body can for example be completely or partially metallised, but this depression can also be filled with a conductive or non-conductive material, eg plastic, adhesive, solder, etc.
  • the method according to the invention for electrically contacting a functional element or semiconductor component has, for example, the following steps: First, a plastic body having an embedded functional element is manufactured or provided. Subsequently, the plastic body is opened above the electrical contact surfaces of the functional element, so that the metallization plane of the functional element is at least partially exposed in the region of the contact surfaces. Furthermore, conductor tracks are applied to the insulating plastic body, so that the contact surfaces of the functional element are guided to the upper side of the plastic body.
  • the plastic body in this case has additives that come to light by local electromagnetic irradiation of the surface as metallic nuclei by the surrounding plastic is removed or a chemical reaction takes place.
  • the plastic body can be produced for example by injection molding, transfer molding, compression molding or laminating.
  • the functional element can, for example, be embedded in the wafer composite or as a single chip.
  • the recess can be produced, for example, by laser ablation or thermode, mechanical milling or ultrasonic material removal. Further, if necessary, metal plating of the recess and / or the conductor tracks may optionally be performed by chemical deposition on the seeding layer. Alternatively, to Metallisierang the recess these are filled with a conductive plastic, adhesive or solder.
  • inventive concept as a technical field of application encompasses essentially all areas of industrial production of electronic products.
  • inventive concept for example, on the integration of semiconductor chips in Be directed assemblies.
  • circuit substrates of a non-semiconducting material, eg glass are used.
  • some possible modifications of the inventive concept will be discussed, depending on the intended use.
  • the production method according to the invention can be applied to contact areas or in addition to coated contact areas, wherein an encapsulation, i. H. the production of the plastic body 10 can be obtained by means of a transfer molding or compression molding process.
  • the plastic material may be a filled epoxy material which is provided as a liquid or pellet and cured or crosslinked in the mold.
  • the wafer can rest on an edge in the mold in a transfer molding process, for example, in order to be able to be cast on both sides.
  • the thickness of the potting compound, d. H. the applied plastic body 10 for example, in a range of 30 ⁇ to 1000 ⁇ , preferably in the range 100 m to 300 ⁇ lie.
  • CMOS wafer (as above) may be used, but instead of a potting process, at least one side of a film is laminated to the wafer having the specific material component.
  • many grand materials are suitable for the films.
  • products with high reliability requirements can be laminated with epoxy films.
  • Low-priced RFID chips can for example be embedded in thermoplastic films which can also be integrated into the chip card production.
  • the inventive concept is also suitable for stacking a plurality of functional elements or components within the plastic body or for stacking a plurality of packaged functional elements, d. H. for example, to place memory chips on microprocessors. For example, it can react quickly to changing market conditions. This may be necessary, for example, when changing the component (other suppliers or more integrated chip technology, that is, with smaller dimensions of the chips).
  • a functional element can be integrated directly in the production of an MID carrier element, ie either as a bare chip or as a potted element.
  • the electrical contacting with the production of the conductor tracks can take place together.
  • the chip (the functional element) is embedded in the rack in this case.
  • a substrate such as a CMOS wafer or a semiconductor or glass wafer are generally passive or active functional elements, such as other functional elements in the form of microelectronic chips, electronic components, sensor components, optical elements or caps.
  • the inventive concept can serve to connect the ensemble of elements to an assembly or to provide solderable surfaces without any electrical functionality with which, for example, a housing integration takes place, or to add another external functional element, such as an optical lens, with the first functional element is connected.
  • isolated functional elements or chips can also be processed by first bonding them to a film substrate, in order to continue processing only one selection as "well” tested components.
  • an improved fan-out contact or contact matrix i.e., a widening of the contact dimension between the chip and the outside world
  • an antenna structure e.g. a dipole or a coil for a transponder, but also capacitive coupling surfaces can be realized.
  • the different exemplary embodiments of the production method according to the invention and of the functional element at least partially embedded in a plastic body provide a number of advantages. Compared with a device pool of lithography, electroplating systems, wire bonds and / or flip-chip bonds, the costs for acquisition and operation of a laser system are comparatively low and quickly amortized by the efficient processing with low personnel expenditure. For example, chip designers or component manufacturers often have a laser assembly engraved with visually readable information in epoxy packages. Furthermore, a system for the electroless deposition of e.g. Nickel / gold or copper are operated stably with relatively little to medium effort. Thus, the manufacturing method according to the invention can be introduced and operated relatively inexpensively.
  • the respective layout for generating the conductor track structures can be adapted very flexibly thanks to maskless structuring, wherein changes of the layout can be implemented within a few minutes.
  • CMOS wafer can be encapsulated directly without electrochemical processing or wire bonding. Additional processes that are often not available at the chip manufacturers, eg due to restrictions in the front-end clean room with regard to particle gen- erations ration and process-damaging materials such as gold and Kupferkönnen omitted and thus further favor the application of the method according to the invention.
  • a single laser system (designed to be more elaborate) can be used with which all the essential manufacturing steps (exposure of the contact surfaces, production of the printed conductor structures) can be carried out, for example, to singulate the functional elements. These are, for example, the drilling of the contact holes and structuring the rewiring, and then after the metallization then possibly the engraving of information and the final separation of the chips.
  • modules can be produced, which are not soldered, but provide contact surfaces for springs, clamps or needles.
  • antennas, dipoles, coils, etc. may be formed for wireless communication, for example.
  • Such modules with contact surfaces or antennas are e.g. Chip cards or chip modules with transponder functionality.
  • embodiments of the invention or individual functional groups may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can interact with a programmable computer system such or work together to carry out the respective procedure. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program for performing one of the methods described herein is recorded.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
  • CPU computer processor
  • ASIC application specific integrated circuit
  • An exemplary embodiment provides a method 100 for producing an electrical contact for a fully functional element that may be configured to provide a functional element 12 at least partially embedded in a plastic body 10, wherein the functional element 12 has at least one contact surface 14, 16, and wherein in the material of the plastic body 10, at least in an edge region extending from the surface of the plastic body 10 to the at least one contact surface 14, 16, there is also a material component assuming a metallic property under the influence of electromagnetic radiation; Exposing at least a portion of the at least one contact surface 14, 16 through the material of the plastic body 10; and generating a conductor track structure 26, 28 extending from the at least one contact surface 14, 16 of the functional element 12 to an associated contact region 26 - 1, 28 - 1 on the surface 10 - 1 of the plastic body 10 by local electromagnetic irradiation of the surface of the plastic body 10
  • a further exemplary embodiment provides a method 200 for producing an electrical contact for a housed functional element, which may be designed to provide 210 a functional element 12 at least partially embedded in a plastic body 10 where
  • the material component in the region of the conductor track structure 26, 28 can be selectively exposed.
  • the local electromagnetic irradiation of the material component in the plastic body 10 on the surface metallic nuclei come to light, by the surrounding the material component Kunststoffmateriai layer and region by area is removed.
  • the local electromagnetic irradiation of the material component in the plastic body 10 on the surface 10-1 metallic nuclei come to light by a chemical reaction of the present in the plastic material material component is effected.
  • the method further includes the step of metallizing the portions 26, 28 provided with the exposed metallic material component to provide a metallic reinforcement 29 of the trace structure 26, 28, wherein metallization of the trace structure includes metallization material in the region the conductor track structures exposed material component is chemically deposited.
  • the step of providing a functional element 12 embedded in a plastic body 10 comprises producing at least part of the plastic body 10 with the at least partially embedded functional element 12 by injection molding, injection molding, compression molding or lamination.
  • the step of providing a functional element 12 embedded in a plastic body 10 comprises providing a plastic substrate 10c provided with a recess 10-2, wherein the functional element 12 is placed in the recess 10-2 of the plastic substrate 10c; and at least partially surrounding the functional element placed in the recess 10-2 with a potting plastic material lOd, in order to obtain the functional element 12 at least partially embedded in the plastic body, wherein in the potting plastics material introduced or introduced at least in an edge region extending from the surface of the potting compound resulting plastic body 10 extends to the at least one contact surface, which is present under the influence of electromagnetic radiation, a metallic property-accepting material component on.
  • the method comprises at least partially embedding the functional element 12 in the plastic body 10 in a wafer composite or as a single semiconductor chip.
  • the method further comprises providing a semiconductor wafer 50 having a plurality of semiconductor devices 12; and at least partially applying the plastic material to at least one major surface of the semiconductor wafer 50 to obtain a plurality of semiconductor devices at least partially embedded in a plastic body in the wafer composite.
  • the method furthermore has the production of a plurality of conductor track structures 26, 28, which respectively from the at least one contact surface 14, 16 or contact structure 14-1, 16-1 of the plurality of functional elements to an associated contact region 26-1, 28-1 extend the surface 10-1 of the plastic body; and dividing the wafer to obtain a plurality of isolated functional elements at least partially embedded in a plastic body.
  • the method further comprises exposing each of at least a portion of the at least one contact surface 14, 16 of the plurality of semiconductor devices 12 through the material of the plastic body 10, wherein the material component in the form of organometallic or carbonaceous additives assuming a metallic property under the influence of electromagnetic radiation , Particles, fibers or combinations thereof is present in the plastic body, wherein the functional element 12 in the form of a circuit arrangement with one or more active or passive, electrical or electronic components or in the form of a semiconductor circuit arrangement with one or more semiconductor devices at least partially in the Plastic body is embedded, wherein the step of exposing further comprises generating a recess 22, 24 in the plastic body 10 from the surface thereof to the at least one contact surface 14, 16 through an M Aterialentfernung by means of a Laserablati- onsvorgangs, a melting or evaporation process, a mechanical abrasive process, a Ultraschallabtragungsvorgangs or a chemical etching process.
  • Another particularlysbeispicl provides a method for producing an electrical assembly having a plurality of electrically interconnected functional elements, which may be formed for producing an electrical Kunststoffierang for a fully functional element according to one of claims 1 to 16; and generating a further conductor track structure on the surface of the plastic body 10 for electrical Connecting the at least partially embedded functional element 12 having a further functional element 12a.
  • the method further comprises the step of embedding the further functional element 12a with the functional element 12 in the plastic body; or arranging the further functional element 12a on a contact region 26, 28 on the surface of the plastic body.
  • Another embodiment provides an at least partially embedded in a plastic body 10 functional element, which is produced by the above method.
  • Another embodiment provides an electrical assembly made by the above method.
  • a further exemplary embodiment provides a computer program with a program code for carrying out the above-mentioned method when the program is run on a computer.

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines mit einer Ausnehmung (10-2) versehenen Kunststoffsubstrats (10c), wobei in der Ausnehmung (10-2) des Kunststoffsubstrats (10c) das Funktionselement (12) platziert ist; und zumindest teilweises Umgeben des in der Ausnehmung (10-2) platzierten Funktionselements mit einem Vergusskunststoffmaterial (10d), um das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement (12) zu erhalten, wobei in dem auf- oder eingebrachten Vergusskunststoffmaterial zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers (10) bis zu der zumindest einen Kontaktfläche (14, 16) erstreckt, ferner eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist; Freilegen von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers (10) hindurch; und Erzeugen einer Leiterbahnstruktur (26, 28), die sich von der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements (12) zu einem zugeordneten Kontaktbereich (26-1) an der Oberfläche (10-1) des Kunststoffkörpers (10) erstreckt, durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur (26, 28).

Description

In einem Kunststoffkorper eingebettetes Funktionselem ent und Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Kunststoffkörper eingebetteten
Funktionselements Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit einer externen Kontaktierung und auf ein entsprechendes Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorgehensweise zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements, das z.B. als eine Schaltungsanordnung mit aktiven oder passiven, elektrischen oder elektronischen Bauelementen, als eine Halbeiterschaltungsanordnung (ein Halbleiterchip) mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen oder als andere mikro- technologisch hergestellte integrierte elektrische oder elektronische Bauelemente oder Baugruppen ausgebildet ist, im Zusammenhang mit dem Verkapseln des Funktionselements z.B. mit weiteren elektronischen Komponenten zum Schutz vor einer Beschädigung durch äußere Einflüsse und zur Handhabung mit Produktionsmaschinen. Im Folgenden wird hierfür im allgemeinen der Begriff„Packaging" verwendet. Das erfindungsgemäße Konzept ist dabei beispielsweise auf den Bereich der Integration von Systemen bzw. Systemkomponenten mit einem geringen Leistungsumsatz, aber auch bei Leistungsmodulen, bzw. Baugruppen mit hohen Leistungsanforderungen, einsetzbar.
Trotz zahlreicher unterschiedlicher Lösungsansätze bleibt der Innovationsdruck auf dem Gebiet des Packaging weiterhin hoch, um den nachhaltigen Trend zu immer kleiner werdenden Gehäuseformen bzw. Modulen und gleichzeitig immer niedrigeren, geforderten Herstellungskosten weiterführen zu können. Beispielhaft können Komponenten für Mobiltelefone bzw. Smartphones genannt werden, bei denen immer mehr auch sensorische Funktionalität(en) bei gleich bleibenden Produktgrößen implementiert werden sollen.
Traditionell agieren Dienstleister aus den Bereichen der Waferherstellung, der Packaging- Technologien und der Baugruppenfertigung unabhängig voneinander, wobei aber etwaige, noch bestehende Potenziale zur Kosten- und Volumenreduzierung bei Fertigungsprozessen nur nutzbar sind, wenn übergreifende Ansätze bezüglich dieser Bereiche in Betracht gezo- gen werden. Hinsichtlich des größten zu realisierenden Erfolgs erscheint die Vorgehensweise am aussichtsreichsten, wenn eine weitreichende Integration aller der Waferprodukti- on bislang nachgelagerten Fertigungsschritte möglichst schon auf der Waferebene realisiert werden könnte, so dass das einzelne finale Bauteil erst beim Sägen des Wafer-basierten Nutzens entsteht. Auch Ansätze der dichten Integration rein passiver Bauelemente, wie zum Beispiel Spulen, Kondensatoren, Widerstände oder einer Verdrahtung auf Siliziumoder Glas-Wafern als sog.„Interposer", werden aktiv verfolgt und erfordern häufig das hochgenaue Platzieren von Halbleiterchips auf Wafem. So entstehen Waferlevel-Module, die durch Packaging für die Weiterverarbeitung zu konditionieren sind. Diesbezüglich wird ferner beispielsweise auf die unter Fachleuten gebräuchlichen Begriffe "System-in- Package" (SiP), "Chip-Size-Package" (CSF), "3D-Integration" oder auch auf das Stapeln von Bauelementen ("Chip Stacking" oder PoP =„Package-on-Package"), Wafern ("Waler Stacking") oder auch Mischformen dieser Methoden (C2W = "Chip-to-Wafer" bzw. CoW = Chip-on-Wafer) hingewiesen.
Als bekannte Vorgehensweise zur Verbindung von Halbleiterchips mit einer Baugruppe soll hier lediglich beispielhaft das Drahtbonden sowie unterschiedliche Verfahren im Bereich der Flip-Chip-Technologien genannt werden.
Derzeit werden verkapselte Bauelemente hergestellt, indem der Halbleiterchip auf einen strukturierten Träger gesetzt wird, der die Kontaktmatrix zur Außenweit definiert (Lead- frame, Flex-Substrat, Interposer). Nach dem elektrischen Verbinden des Chips mit dem strukturierten Träger findet das Vergießen in einem gefüllten Epoxidmaterial statt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffiziente zwischen dem des Siliziummaterials (etwa 3 ppm/K) und dem Material typischer organischer Leiterplatten (etwa 20-30 ppm/K) liegt. Als ein weit verbreitetes Verfahren wird beispielsweise klassisch das sog. Abformen der einzelnen Bauelemente bei Freistellung der Kontaktbeine (engl. "Leads") verwendet. Aufgrund des englischen Begriffes "Molding" für das Abformen hat sich auch im deutschen Sprach- gebrauch der Begriff "Mold Compound" als allgemeine Bezeichnung für die hierfür eingesetzten Vergussmaterialien etabliert. Für kleinere Bauelemente kann ferner häufig das Map-Molding bzw. Panei-Molding verwendet werden, bei dem mehrere Bauelemente mit unten liegenden Kontaktflächen in einer Form umschlossen und anschließend getrennt werden (z.B. QFN: "Quad Fiat No Lead Package"; LGA: "Land Grid Array"). Dabei kann ein Transfer-Molding oder ein Kompressions-Molding eingesetzt werden, wobei sich die Molding- erfahren im Wesentlichen in der Art unterscheiden, wie die jeweilige Vergussmasse zugeführt wird. Darüber hinaus befinden sich Verfahren in der Entwicklung bzw. werden allmählich eingesetzt, bei denen Halbieiterchips in Leiterplatten eingebettet werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht somit die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Konzept zur elektrischen Kontaktierang eines zumindest teilweise gehäusten Funktionselements zu schaffen, bei dem die zumindest teil- weise genausten Funktionselemente möglichst kosteneffizient mit einer Baugruppe oder einem Modul kontaktiert werden können, wobei das Kontaktierungskonzept möglichst auch auf nichtplanare Körperformen anwendbar sein soll. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements gemäß Patentanspruch 1 oder 2, durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen Funktionselementen gemäß Anspruch 17, durch ein zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktionselement gemäß Patentanspruch 19, durch eine elektrische Bau- gruppe nach Anspruch. 20 und durch ein Computerprogramm gemäß Ansprach 21 gelöst.
Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein gehäustes bzw. zu- mindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktionselement eine kosteneffizient herstellbare, elektrische Kontaktierung zu einer Baugruppe oder einem Modul aufweist bzw. bereits eine solche elektrische Kontaktierung mit weiteren Funktionselementen zur kosteneffizienten Herstellung einer elektrischen oder elektronischen Baugruppe bzw. einem Modul erhalten werden kann, indem nun das Material des Kunststoffkörpers, worin das Funktionselement zumindest teilweise eingebettet ist, zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers bis zu der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionseiements erstreckt, eine metallorganische Materialkomponente aufweist, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt. Erfindungsgemäß wird nun zumindest ein Teilbereich der Kontaktfläche(n) durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch freigelegt. Dies kann beispielsweise mittels eines Laserablationsvorgangs, eines Schmelz- oder Verdampfungsvorgangs (Thermode), eines mechanischen Fräsvorgangs oder eines Ultraschallabtragungsvorgangs durchgeführt werden. Anschließend wird erfindungsgemäß eine Leiterbahnstruktur erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements zu einem zugeordneten Kontaktbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers erstreckt, indem die Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiter- bahnstruktur(cn) lokal bestrahlt wird. Falls erforderlich kann nun ferner eine Metall isie- rang der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche vorgenommen werden, um eine Metallisierung für die Leiterbahnstruktur zu erhalten, falls beispielsweise eine erhöhte Leitfähigkeit oder auch Lötfähigkeit der Leiterbahnstrukturen erhalten werden soll. Eine erflndungsgemäße Vorgehensweise zum Herstellen von elektrischen Kontakten an einem in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten bzw. vergossenen Funktionselement besteht nun beispielsweise darin, dass zunächst ein Funktionselement, d.h. beispielsweise ein Halbleiter-Chip oder eine andere Komponente, in die Polymermatrix des Kunststoffkörpers eingebettet wird. Das Einbetten kann beispielsweise durch Vergießen, L aminieren oder auf eine ganz unterschiedliche Weise durchgeführt werden. Das Material des Kunststoffkörpers, das beispielsweise metallorganisch durchsetzt ist, kann so beispielsweise in viskoser Form, als Granulat oder als Folien zugeführt werden. Ferner kann das Funktionselement bzw. ein Halbleiterbauelement ("Chip", "Die") auf Waferebene mittels Transfer» oder Kompressions-Molding eingebettet werden, oder als Einzelbauteil z. B. durch Kleben des Elements auf Folien oder anderen Flachsubstraten oder auch auf komplexeren Trägern, wie z.B. MID -Elementen (MID = "Molded Interconnect Device"), eingebracht bzw. in den Kunststoffkörper eingebettet werden. Auf gleiche Weise können auch mehrere Funktionselemente oder auch andere Elemente nebeneinander oder übereinander zu Baugruppen kombiniert werden.
Anschließend werden die Kontaktilächen des eingebetteten Funktionselements zumindest bereichsweise mit einem ausreichend hochenergetischen Laser durch Materialabtragung freigelegt, woraufhin ggf. ein zusätzlicher Reinigungsschritt zur Säuberung der bearbeiteten Materialbereiche durchgeführt werden kann. Daraufhin können Leiterbahnstrukturen (in Form von Leiterbahnen bzw. Urnverdrahtungen und Kontaktflächen) mittels einer sog. Laser-Direktstrukturierang (LDS) definiert werden. Optional kann das Erzeugen der Lci- terbahnstruktur(en) auch vor dem Freilegen der Kontaktbereiche bzw. wechselweise mit Freilegen der Kontaktbereiche erfolgen.
Falls erforderlich kann abschließend eine lokale Metallisierung zur Verstärkung der Laser- definierten Leiterbahnen und der Kontaktöffnungen zu dem in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselement chemisch (d.h. stromlos und ohne Mas- ke) abgeschieden werden. Dabei können beispielsweise lötfähige Metallisierungen (z.B. Kupfer oder auch ein Materialsystem wie Nickel/Gold, d.h. Nickel mit ca. 1-5 μτη Dicke und einer ca. 100 nm dünnen Gold-Deckschicht) verwendet werden, die zusätzlich eine Diffusionsbarriere zum Schutz der Kontaktilächen des Funktionselements bilden können. Erfindungsgemäß wird somit eine kosteneffiziente Kontaktierang von einem in einem Kunststoffkörper gehäusten Funktionselement bzw. Halbleiterbauelement durch den kombinierten Einsatz von Lasertechnologie und elektrochemischer Abscheidung erreicht. Erfindungsgemäß können somit gut beherrschbare Verfahren zur Herstellung einzelner Chip- Size Packages, zur Einbettung von Chips in Baugruppen oder auch zur Fertigung sog. MID-Elemente eingesetzt werden, wobei (im Wesentlichen beliebig) komplexe, dreidimensionale Trägerstrukturen aus einem Kunststoffmaterial bzw. Kunststoffkörper als Substrat oder Träger für elektronische Schaltungen eingesetzt werden können. Die resultieren- den Baugruppen können beispielsweise mit SMD-Bauteilen (SMD = Surface Mount Device, oberflächenmontierbare Bauteile) bestückt werden, indem für den Kunststoffkörper ein den thermischen Belastungen des Lötprozesses widerstehendes Kunststoffmaterial eingesetzt wird. Das Erzeugen der Leiterbahnstruktur(en) kann nun beispielsweise auf dem Zusatz einer metallorganischen Komponente in dem Basismaterial des Kunststoffkörpers basieren, wobei sich die Materialkomponente bei Einwirkung einer lokalen elektromagnetischen Bestrahlung der Substratoberfläche, z.B. mittels Laserstrahlung, zersetzt, so dass metallische Keime an der Oberfläche des Kunststoffkörpers entstehen. Die Volumeneigenschaften des Kunststoffkörpers dagegen bleiben nicht-metallisch, so dass der Kunststoffkörper bzw. das Trägermaterial desselben sich ansonsten wie ein gewöhnliches Kunststoffmaterial verhält. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Patentschrift DE 197 31 346 C2 verwiesen. An den von beispielsweise einem Laser lokal erzeugten Leiterbahnstrukturen können sich in einem nachfolgenden stromlosen chemischen Metallisierungsverfahren me- tallisierte Leiterstrukturen bzw. Leiterbahnen ausbilden, die lötfähig sind und daher direkt mit SMD-Komponenten bestückt oder anderweitig elektrisch kontaktiert werden können. Da die Leiterbahnstrukturen völlig maskenfrei erzeugt werden, kann beispielsweise nahezu jede beliebige 3 -Form als Kunststoffkörper bearbeitet werden. Das erfmdungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktiemng für ein gehäustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebettetes Funktions- elernent kann nun beispielsweise zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Komponenten, Modulen oder Baugruppen verwendet werden. Die Herstellungskosten entsprechend ausgebildeter, elektrischer oder elektronischer Baugruppen können unter Erzie- lung äußerst geringer Abmessungen der resultierenden Baugruppe sehr gering gehalten werden. Darüber hinaus können auch großformatige Objekte, wie etwa Armaturenbretter im Automobil, auf diese Weise weiter funktional! siert werden, z.B. durch Einbetten von Bedienelementen, Lichtquellen oder Kommunikationsmodulen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: eine prinzipielle Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement gemäß einem .Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine prinzipielle Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement durch I. aminieren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine prinzipielle Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein durch Vergießen gehäustes Funktionselement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine prinzipielle Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für gehäuste Funktionselemente auf Waferebene gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine prinzipielle Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten eines Verfalirens zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit mehreren elektrisch verbundenen Funktionselementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Prinzipdarstellungen unterschiedlicher Einbettungen eines Funktionselements in einem Kunststoffkörper gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; schematische Querschnittsansichten bzw. Draufsichten einer Mehrzahl von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen, genausten Funktionselementen gemäß Λ us führungsbei spielen der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 ein prinzipielles Ablauf diagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 10 einen Fertigungsgrundablauf des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. l l a-b erweiterte Fertigungsabläufe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bevor nachfolgend die vorliegende Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente oder Strukturen in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente oder Strukturen untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Im Folgenden wird nun anhand von Fig. la-e ein erstes allgemeines Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, um ein elektrisch funktionales Bauteil 5 zu erhalten.
Wie nun in Fig. l a dargestellt ist, wird als Ausgangspunkt des Herstellungsverfahrens das in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 bereitgestellt. Wie in Fig. l a beispielhaft dargestellt ist, ist das Funktionselement 12 vollständig durch das Material des Kunststoffkörpers 10 umgeben. Diese Anordnung ist aber lediglich als beispielhaft anzusehen, da, wie dies im Nachfolgenden anhand weiterer Ausführungs- beispiele noch erläutert wird, Oberflächenbereiche des Funktionselements 12 freiliegen können, d. h. nicht durch das Material des Kunststoffkörpers 10 bedeckt sind. Femer ist in Fig. la rein beispielhaft ein einziges Funktionselement 12 dargestellt, wobei das erfindungsgemäße Konzept gleichermaßen auf eine Mehrzahl von zumindest teilweise in einen Kunststoffkörper eingebetteten Funktionselementen anwendbar ist. Das in Fig. l a dargestellte Funktionselement 12 kann beispielsweise eine Schaltungsanordnung mit einem oder mehreren aktiven oder passiven, elektrischen oder elektronischen Bauelementen oder Komponenten aufweisen. Beispielsweise ist das Funktionselement 12 als eine Halbleiterschaltungsanordnung, z.B. ein Halbleiterchip mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen ausgebildet. Ferner kann das letztendlich kontaktierte und zumindest teilweise in den Kunststoffkörper 10 eingebettete Funktionselement 12 Teil einer elektrischen oder elektronischen Baugruppe sein bzw. eine solche elektrische oder elektronische Baugruppe bilden.
Wie nun in Fig. la ferner dargestellt ist, weist das Funktionselement 12 zumindest eine Kontaktfläche 14 und optional eine weitere Kontaktfläche 16 auf einer Oberfläche desselben auf. In Fig. l a sind die Kontaktflächen 14, 16 lediglich auf einer Hauptoberfläche des Funktionselements 12 vorgesehen, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung i. W. an jedem (zugänglichen) Oberflächenabschnitt des Funktionselements 12 eine oder mehrere Kontaktflächen vorgesehen sein können, auf die das erfindungsgemäße Verfahren zur Her- Stellung einer elektrischen Kontaktierung bzw. elektrischer Kontaktbereiche anwendbar ist.
Bezüglich der vorliegenden Erfindung wird femer darauf hingewiesen, dass die in Fig. l a dargestellte Parallelepiped- oder Quader-Form für den Kunststoffkörper 10 und das Funktionselement 12 lediglich beispielhaft und zur Vereinfachung der Darstellung angegeben ist, wobei sowohl der Kunststoffkörper 10 als auch das Funktionselement 12 im Wesentlichen beliebige, nichtplanare Körperformen (mit einer beliebigen 3 -Form) aufweisen können.
Das Material des Kunststoffkörpers 10 weist nun zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 bis zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 erstreckt, femer eine zusätzliche Materialkomponente bzw. ein metallorganisches Material auf, die/das unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine„metallische Eigenschaft" annimmt. Diese Materialkomponente kann auch im Wesentlichen gleichmäßig im Material des Kunststoffkörpers 10 verteilt sein. Als "metallische Eigen- schaft" wird hier insbesondere die Eigenschaft bezeichnet, in einem außenstromlosen chemischen Beschichtungsprozess als Keimschicht für das Aufwachsen einer Metallisierung zu dienen, was eine elektrische, wenn auch möglicherweise nur geringe Leitfähigkeit einschließen kann, aber nicht zwangsläufig einschließen muss (etwa bei nur geringer Dichte der metallischen oder metallartigen Keime).
Wie nachfolgend noch detailliert anhand weiterer möglicher Ausführungsbeispiele beschrieben wird, kann beispielsweise der Kunststoffkörper 10 bzw. ein Teil des Kunststoffkörpers 10 mit dem zumindest teilweise eingebetteten Halbleiterbauelement 12 durch die Herstellungsverfahren wie Spritzgießen, Spritzpressen, Kompressionspressen oder Larni- nieren hergestellt bzw. bereitgestellt werden. Ferner kann beispielsweise auch das Funktionselement 12 in einer Ausnehmung eines Kunststoffsubstrats 10 platziert werden, wobei diese Ausnehmung dann beispielsweise zumindest teilweise mit einem Vergusskunststoff- material ausgegossen wird, um das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement zu erhalten. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren sowohl auf ein einzelnes in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement 12 als auch auf eine Mehrzahl in einem Waferverbund von in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselementen anwendbar.
Wie nun in Fig. 1b optional dargestellt ist, wird mittels einer Materialabtragungseinrichtung 20 zumindest ein Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch freigelegt. Die Einrichtung 20 zur Materialabtragung bzw. Materialentfemung kann nun ausgebildet sein, um zumindest eine Vertiefung 22, 24 in den Kunststoffkörper 10 von der Oberfläche 10-1 desselben zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 zu erzeugen, indem beispielsweise mittels eines Laserablati- onsvorgangs, einem Schmelz- oder Verdampfungsvorgang (Thermode), einem mechanischen Pressvorgang oder einem Ultraschallabtragungsvorgang das entsprechende Material des Kunststo ffkörpers 10 entfernt wird. Es können auch andere Vorgehensweisen zur Ma- terialabtragung oder Materialentfemung wie Pulverstrahl-Abrasion oder Ätzen alternativ oder ergänzend eingesetzt werden.
Fig. 1b zeigt nun beispielsweise einen Laserablationsvorgang, bei dem entsprechende Oberflächenbereiche des Kunststoffkörpers 10 einer Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Strahlungsintensität Ii und geeigneter Wellenlänge | ausgesetzt werden, um die zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 durch die jeweils gebildete Öffnung 22, 24 freizulegen. Die Intensität Ii der in Fig. 1b beispielhaft dargestellten Laserstrahlung ist also so zu wählen, dass Materialbereiche des Kunststoffkörpers 10 gezielt entfernt bzw. verdampft werden können. Anschließend an die in Fig. 1b dargestellte Materialentfernung kann opti- onal ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden, um beispielsweise abgetragenes Material, das sich noch auf der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 oder unerwünscht auf der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 abgelagert hat, zu entfernen, und um beispielsweise wieder die gewünschte Oberflächenform des Kunststoffkörpers 10 mit den freigelegten Kontaktflächen 14, 16 zu erhalten.
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in Fig. l a-e) bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wobei zu beachten ist, dass dann der optional durchgeführte Verfahrensschritt zum Freilegen zumindest eines Teilbereichs der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch entfallen kann, da sich die zumindest eine überhöhte Kontaktstruktur bereits von der zugeordneten Kontaktfläche zur Oberfläche des Materials des Kunststoffkörpers er- streckt und eine Verbindung der zumindest einen überhöhten Kontaktstruktur mit der Leitbahnstruktur (nachfolgend z.B. beim Erzeugen der Leiterstruktur(en), bei einem Metallisie- rungsvorgang oder bei einem weiteren Verbindungsvorgang) hergestellt wird (vgl. Fig. 7e). Wie Bezug nehmend auf Fig. 1c dargestellt ist, wird nun zumindest eine Leiterbahnstruktur 26, 28 erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Halbleiterbauelements 12 zu einem zugeordneten Kontaktbereich an dem Kunststoffkörper 10 erstreckt. Dies wird erreicht, indem die Oberfläche des mit der metallorganischen Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruk- tur(en) 26, 28 mittels einer elektromagnetischen Strahlungsquelle 21 lokal bestrahlt wird. Wie nun in Fig. 1c beispielhaft dargestellt ist, ist beispielsweise die elektromagnetische Strahlungsquelle 21 ausgebildet, um die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 einer Laserstrahlung 21-1 mit einer Strahlungsintensität I2 und einer Wellenlänge λ2 auszusetzen, wobei die Wellenlänge λ2 in einigen Fällen der Wellenlänge λι entsprechen kann, etwa wenn die Materialkomponente eine kohlenstoffhaltige Faser ist, welche durch die Bestrahlung aufgrund einer Hitzeeinwirkung karbonisiert und somit eine "metallische Eigenschaft" im vorab definierten Sinne annimmt. Die Intensität I2 wird dabei so gewählt, um der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 ausreichend Energie lokal zuzuführen, so dass die in dem Kunststoffkörper 10 vorhan- dene zusätzliche Materialkomponente eine metallische Eigenschaft an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 annimmt. Dabei ist die Intensität I2 der elektromagnetischen Strahlungsquelle 21 niedriger als die Intensität der Laserstrahlung 20-1 der Materialabtragungseinrichtung 20. Falls nun beispielsweise die Intensität der von der Materialabtragungseinrichtung 20 abgestrahlten Leistung des Laserstrahls 20-1 einstellbar ist, kann die Material - abt ragungseinrich tung 20, 21 sowohl zur Zuführung der Intensität Ii zur Materialentfernung als auch zur Zuführung der Intensität (mit Ι2<11 ) zur Erzeugung der Leiterbahn- straktur(en) 26, 28 verwendet werden. Somit kann beispielsweise ein einziges Lasersystem 20, 21 zur Materialabtragung als auch zur Erzeugung der Leiterbahnstruktur(en) verwendet werden. Eine effektive Ausgestaltung des Verfahrens kann auch den Einsatz von zwei I.a- ser- Strahlungsquellen der Wellenlängen λι und λ2 vorsehen, um durch die Kombination der Hitzewirkung und eines UV-Anteils sowohl das Freilegen einer in Partikelform eingebundenen Materialkomponente als auch die Umwandlung einer damit verbundenen metallorganischen Substanz in ein metallisches Material zu bewirken. Solche kombinierte Strah- lungsquellen haben auch weitere Vorteile hinsichtlich der Effizienz und Maßhaltigkeit bei der Bearbeitung von verschiedenen Kunststoffen und Wafer-S ubstraten .
Durch das in Fig. 1c dargestellte lokale elektromagnetische Bestrahlen der Oberfläche 10-1 des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 können Anteile oder Partikel der Materialkomponente in dem Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur 26, 28 gezielt freigelegt werden. So können durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der (beispielsweise von der Laserstrahlung erreichten) Materialkomponente in dem Kunststoffkörper 10 an der Oberfläche 10-1 metallische Keime zutage treten, indem das die metallorganische Materialkomponente umgebende Kunststoffmaterial schiebt- und bereichsweise entsprechend der zu erzeugenden Leiterbahnstmktur 26, 28 entfernt wird. Ferner ist es möglich, dass durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der (von der UV-Laserstrahlung oder der Wärmeeinwirkung erreichten) Materialkomponente in dem Kunststoffkörper an der Oberfläche 10-1 die metallischen Keime zutage treten, indem eine chemische Reaktion aufgrund der elektromagnetischen Bestrahlung der in dem Kunst- stoffmaterial enthaltenen Anteile oder Partikel bewirkt wird. So kann die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente in Form von Zusatzstoffen, Partikeln und/oder Fasern in dem Kunststoffkörper vorliegen. Somit kann beispielsweise das in Fig. 1c dargestellte, elektrisch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 erhalten werden.
Wie nun in Fig. Id beispielhaft dargestellt ist, kann das in den Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 mit der erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 zur Erhöhung der Leitfähigkeit und beispielsweise auch der Lötfähigkeit der Leiterbahnstrukturen einem sog. Metallisierungsvorgang ausgesetzt werden, bei dem die erzeugten Lei terbahn strukturen, die als Bereiche ausgebildet sind, die mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehen sind, mit einem zusätzlichen Metall i s i erun gsm ateri al für die Letterbahnstruktur(en) 26, 28 versehen werden. Dazu kann bei dem optionalen Metallisieren der Vertiefung(en) 22, 24 und/oder der erzeugten Lei terbahnstruktur(en) 26, 28 ein Metallisierungsmaterial oder ein Metallschichtsystem 29, wie z.B. Nickel/Gold oder Kupfer, auf die im Bereich der Leiterbahnstrukturen freigelegte und/oder erzeugte Materialkomponente, z.B. in einem Tauchbad 25, chemisch abgeschieden werden. Somit kann beispielsweise das in Fig. le dargestellte, elektrisch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(cn) 26, 28 erhalten werden, wobei die erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 zusätzlich (optional) die Metallisierung 29 aufweisen. Wie in Fig. 1 e dargestellt ist, kann eine Einbettungstiefe t des Funktionselements 12 in das Kunststoffmaterial 10 beispielsweise 50 bis 500 μιη oder auch 100 bis 300 Lim betragen. Die Dicke bzw. Chipdicke d des Funktionselements 12 kann beispielsweise 10 bis 1000 μπι, 100 bis 850 μηι, oder auch 300 bis 650 μηι betragen. Die Dicke m des aufgebrachten Metallisierungsmaterials 29 kann beispielsweise 0,1 bis 10 μιτι oder auch 0,5 bis 5 pm betragen. Diese beispielhaften Abmessungen sind prinzipiell auf alle Ausführungsbeispiele anwendbar. Das mit einer elektrischen Kontaktierang versehene und gehäuste Schaltungselement oder Funktionselement 12, wie es in Fig. 1c bzw. le dargestellt ist, bei dem das eingebettete Funktionselement 12, von der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 aus elektrisch über die erzeugte(n) ί .eiterbahnstruktur(en) 26, 28 zugänglich ist, kann optional weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden, um das gehäuste Funktionselement 12 funktio- nal in eine Baugruppe einzubinden. Dazu kann beispielsweise das gehäuste Funktionselement 12 für eine Oberflächenmontage beispielsweise durch einen Lötvorgang vorbereitet werden, indem bereichs weise eine Lötstoppschicht 30 auf die Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 und insbesondere die Leiterbahnstraktur(en) 26, 28 aufgebracht wird, die die gewünschten Kontaktflächen freigelegt lässt. Anschließend kann beispielsweise ein Fluss- mittel aufgebracht werden, auf das dann wiederum das Lötmaterial für einen nachfolgenden Lötvorgang aufgebracht werden kann. Davon unabhängig sind auch das Drahtbonden oder das Stecken (mittels Kontaktfedern, Nadeln oder Klemmen) mögliche Technologien für die weitere elektrische Verbindung mit einer Baugruppe oder einem korrespondierenden System (wie z.B. ein Chipkartenleser oder ein Modulsteckplatz).
Im Folgenden wird nun anhand der Figuren 2a-j ein weiteres beispielhaftes Ausflihrungs- beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktie- mng für ein gehäustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12 beschrieben, um ein elektrisch funktionales Bauteil 5 zu erhalten.
Wie nun in Fig. 2a dargestellt ist, wird zunächst das Funktionselement 12, das zumindest eine Kontaktfläche 14 und optional eine weitere Kontaktfläche 16 aufweist, auf einem Kunststoffsubstrat 10a, wie zum Beispiel einem folienbasierten Schaltungsträger bzw. einer Funktionsfolie, platziert. Das in Fig. 2a dargestellte Funktionselement 12 wurde bei- spielsweise als ein Halbleiterbauelement bzw. Halbleiterchip mittels eines Pick-and-Place- Werkzeugs auf dem flexiblen oder starren Kunststoffsubstrat 10a platziert. Gleichermaßen können ein oder auch mehrere Funktionselemente in Form einer Schaltungsanordnung mit aktiven oder passiven, elektrischen oder elektronischen Bauelementen als das Funktionselement 12 auf dem Kunststoffsubstrat 10a aufgebracht werden.
Wie nun in Fig. 2b dargestellt ist, kann eine zum Beispiel flexible Kunststofffolie 10b auf das mit dem Funktionselement 12 versehene Kunststoffsubstrat 10a aufgebracht bzw. auflaminiert werden. Die Kunststofffolie 10b kann beispielsweise mit einer zwischen der Kunststofffolie 10b und dem Kunststoffsubstrat 10a liegenden Klebstoffschicht bzw. Adhäsionsschicht (nicht gezeigt in Fig. 2b), beispielsweise unter Ausübung von Druck und/oder Wärme, mit dem Kunststoffsubstrat 10a und dem Funktionselement 12 verbun- den werden, wobei die Klebstoffschicht (nicht gezeigt in Fig. 2b) beispielsweise durch Erwärmung oder mit UV-Licht ausgehärtet werden kann. Diese Vorgehensweise ist insofern nur als beispielhaft anzusehen, da im Wesentlichen alle unter den Begriff„Laminie- ren" fallenden Vorgehensweisen zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Substraten bzw. Folien eingesetzt werden können, also etwa auch das direkte Verschmelzen von Folien. Ist nun an dem Funktionselement 12 die zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 angrenzend zu der auflaminierten Kunststofffolie 10b angeordnet, weist das Material der Kunststofffolie 10b und das der etwaigen Klebstoffschicht zumindest in einem dort angrenzenden Bereich eine zusätzliche, z.B. metallorganische Materialkomponente auf. Falls das Funktionselement 12 auch auf der dem Kunststoffsubstrat 10a zugewandten Obcrflä- che eine Kontaktfläche (nicht gezeigt in Fig. 2b) aufweist, ist es femer erforderlich, dass auch das Kunststoffsubstrat 10a in einem dieser Kontaktfläche zugeordneten Bereich die zusätzliche, metallorganische Materialkomponente aufweist.
Wie nun in Fig. 2c dargestellt ist, ergibt sich nach dem Laminieren von Fig. 2b das in ei- nem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12, wobei der Kunststoffkörper 10 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch das Kunststoffsubstrat 10a, die auflaminierte Kunststofffolie 10b und die etwaig dazwischen liegende Klebstoffschicht gebildet ist. Wie nun in Fig. 2d optional dargestellt ist, wird mittels einer Materialabtragungseinrichtung 20 zumindest ein Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch das Material des K un s ts to f fk ö rpers 10 hindurch freigelegt. Die Einrichtung 20 zur Materialabtragung bzw. Materialentfernung kann nun ausgebildet sein, um zumindest eine Vertiefung 22, 24 in den Kunststoffkörper 10 von der Oberfläche 10-1 desselben zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 zu erzeugen, indem beispielsweise mittels eines Laserablati- onsvorgangs, einem Schmelz- oder Verdampfungsvorgang (Thermode), einem mechanischen Pressvorgang oder einem Ultraschallabtragungsvorgang das entsprechende Material des Kunststoffkörpers 10 entfernt wird. Es können auch andere Vorgehensweisen zur Materialabtragung oder Materialentfemung eingesetzt werden,
Fig. 2d zeigt nun beispielsweise einen Laserablationsvorgang. bei dem entsprechende Oberflächenbereiche des Kunststoffkörpers 10 einer Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Strahlungsintensität Ii und geeigneter Wellenlänge λι bestrahlt werden, um die zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 durch die jeweils gebildete Öffnung 22, 24 freizulegen. Die Intensität Ii der in Fig. 2d beispielhaft dargestellten Laserstrahlung ist also so zu wählen, dass Materialbereiche des Kunststoffkörpers 10 gezielt entfernt bzw. verdampft wer- den können. Anschließend an die in Fig. 2d dargestellte Materialentfemung kann optional ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden.
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in Fig. 2a-j) bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wobei zu beachten ist, dass dann der optional durchgeführte Verfahrensschritt zum Freilegen zumindest eines Teilbereichs der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch entfallen kann, da sich die zumindest eine überhöhte Kontaktstruktur bereits von der zugeordneten Kontaktfläche zur Oberfläche des Materials des Kunststoffkörpers er- streckt und eine Verbindung der zumindest einen überhöhten Kontaktstruktur mit der Leitbahnstruktur (nachfolgend) hergestellt wird (vgl. Fig. 7e).
Wie Bezug nehmend auf Fig. 2e dargestellt ist, wird nun zumindest eine Leiterbahnstruktur 26, 28 erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Halbleiterbau- elements 12 zu einem zugeordneten Kontaktbereich 26-1 , 28-1 des Kunststoffkörpers erstreckt. Dies wird erreicht, indem die Oberfläche des mit der z.B. metallorganischen Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnst ruktur(cn) 26, 28 mitteis einer elektromagnetischen Strahlungsquelle 21 lokal bestrahlt wird. Wie nun in Fig. 2e beispielhaft dargestellt ist, ist beispielsweise die elektro- magnetische Strahlungsqueile 21 ausgebildet, um die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstmktur(en) 26, 28 einer Laserstrahlung 21 -1 mit einer Strahlungsintensität I2 und einer Wellenlänge λ2 auszusetzen, wobei, wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1 c erläutert, die Wellenlänge λ2 der Wellenlänge λι entsprechen kann, von ihr unterschiedlich sein kann, oder auch eine Kombination aus λ] und %2 genutzt werden kann. Die Intensität I2 wird dabei so gewählt, um der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 ausreichend Energie lokal zuzuführen, so dass die in dem Kunststoffkörper 10 vorhandene zusätzliche Materialkomponente eine metallische Eigenschaft an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 annimmt. Dabei ist die Intensität I2 der elekt- romagnetischen Strahlungsquelle 21 niedriger als die Intensität der Laserstrahlung 20-1 der Materialabtragungseinrichtung 20, Falls nun beispielsweise die Intensität der von der Materialabtragungseinrichtung 20 abgestrahlten Leistung des Laserstrahls 20-1 einstellbar ist, kann die Materialabtragungseinrichtung 20, 21 sowohl zur Zuführung der Intensität L zur Materialentfernung als auch zur Zuführung der Intensität I2 (mit I:<I i ) zur Erzeugung der Leiterbahnstraktur(en) 26, 28 verwendet werden. Somit kann beispielsweise ein einziges Lasersystem 20, 21 sowohl zur Materialabtragung als auch zur Erzeugung der Leiterbahn- struktur(en) verwendet werden. Durch das in Fig. 2e dargestellte lokale elektromagnetische Bestrahlen der Oberfläche 10- 1 des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 können Anteile oder Partikel der Materialkomponente in dem Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur 26, 28 gezielt freigelegt werden. Somit kann beispielsweise das in Fig. 2e dargestellte, elektrisch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teil- weise eingebetteten Funktionselements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 erhalten werden.
Wie nun in Fig. 2f beispielhaft dargestellt ist, kann das in den Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 mit der erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 zur Erhöhung der Leitfähigkeit und beispielsweise auch der Lötfähigkeit der Leiterbahnstrukturen z.B. in einem Tauchbad 25 einem sog. Metallisierungsvorgang ausgesetzt werden, bei dem die erzeugten Leiterbahnstrukturen, die als Bereiche ausgebildet sind, die mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehen sind, mit einem zusätzlichen Metallisierungsmaterial 29 für die Leiterbahnstruk- tur(en) 26, 28 versehen werden. Dazu kann bei dem optionalen Metallisieren der Vertie- fung(en) 22. 24 und/oder der erzeugten Leitcrbahnstruktur(en) 26, 28 ein Metallisierungsmaterial oder ein Metallschichtsystem, wie z.B. Nickel/Gold oder Kupfer, auf die im Bereich der Leiterbahnstrukturen freigelegte und/oder erzeugte Materialkomponente chemisch abgeschieden werden. Somit kann beispielsweise das in Fig. 2g dargestellte, elekt- risch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(cn) 26, 28 erhalten werden, wobei die erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 zusätzlich (optional) die Metallisierung 29 aufweisen. Das mit einer elektrischen Kontaktierang versehene und gehäuste Schaltungselement 12, wie es in Fig. 2d bzw. 2g dargestellt ist, bei dem das eingebettete Funktionselement 12, von der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 aus elektrisch über die erzeugte(n) Leiter bah nstruktur( en ) 26, 28 zugänglich ist, kann optional weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden, um das genauste Funktionselement 12 funktional in eine Baugruppe einzubinden.
Wie nun anhand von Fig. 2h beispielhaft dargestellt ist, kann das in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 nun für eine Oberflächenmontage, die beispielsweise mittels eines Lötvorgangs durchgeführt wird, vorbereitet werden. Dazu wird beispielsweise eine Lötstoppschicht 30 auf der mit den erzeugten Leiterstrukturen 26, 28 versehenen Oberflächen 10-b des Kunststoffkörpers 10 erzeugt. Diese Lötstoppschicht 30 kann beispielsweise durch eine Belackung der Oberfläche 10-1 des Kunststoff- körpers 10 und ein anschließendes Freilegen der gewünschten Kontaktbereiche 26-1 , 28-1 erfolgen, die über die erzeugten Leiterstrukturen 26, 28 mit der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Funktionselements 12 elektrisch verbunden sind.
Wie nun in Fig. 2i beispielhaft als weiterer (optionaler) Verfahrensschritt dargestellt ist, können die freigelegten Kontaktbereiche 26-1 , 28-1 mit einem Flussmittel versehen werden, d. h. das Flussmittel 32 kann auf dem freigelegten Kontaktbereich 26-1 , 28-1 deponiert werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Siebdruck- oder eines Schablonendruckvorgangs oder durch ein sog.„Jetten", d. h. ein stoßweises Dispensen des pastösen Mediums 32, erfolgen.
Wie nun ferner in Fig. 2 j dargestellt ist, können auf die mit Flussmittel gebildeten Pastendepots 32 Lotkugeln 34 aufgebracht werden. Dieses Aufbringen der Lotkugein 34 auf den zumindest einen Kontaktbereich 26-1 , 28-1 kann beispielsweise auf Waferebene durch eine Schwerkraft getriebene Bekugelung mittels einer Schablone (nicht gezeigt in Fig. 2j) erfolgen.
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der Fig. 2c-g dargestellten Verfahrensschritte wird wiederum auf die anhand der Fig. la-e ausgeführten Verfalirensschritte und deren Beschreibung verwiesen, die auch hier entsprechend anwendbar ist.
Im Folgenden wird nun anhand der Figuren 3a-j ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein genaustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12 unter Verwendung eines Vergussvorgangs beschrieben, um ein elektrisch funk- tionales Bauteil 5 zu erhalten.
Wie nun beispielsweise in Fig. 3a dargestellt ist, weist ein Kunststoffsubstrat 10c eine Ausnehm ung 10-2 ausgehend von einer Oberfläche 10-1 desselben auf. In diese Ausneh- mung 10-2 ist/wird das Funktionselement 12 eingebracht und platziert. Anschließend wird das in der Ausnehmung 10-2 des Kunststoffsubstrats 10c platzierte Funktionselement 12 zumindest teilweise mit einem Vergusskunststoffmaterial l Od umgeben bzw. eingegossen, bis beispielsweise das zugeführte Vergusskunststoffmaterial l Od bündig mit der Oberflä- che des Kunststoffsubstrats 10c abschließt. Das Kunststoffsubstrat 10c und das zugeführte Vergusskunststoffmaterial l Od bilden nun zusammen den Kunststoffkörper 10, in dem das Funktionselement 12 zumindest teilweise eingebettet ist.
Nach dem in Fig. 3b dargestellten Eingießen des Funktionselements 12 mit dem Verguss- kunststoffmaterial l Od kann es beispielsweise erforderlich sein, das zugeführte Vergusskunststoffmaterial 1 Od noch aushärten zu lassen, wobei ein Aushärtevorgang mittels Wärmezuführung oder Lichtbestrahlung, z.B. UV-Licht, unterstützt werden kann.
Das resultierende in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktions- element 12 ist nun in Fig. 3c dargestellt. Wie in Fig. 3c femer dargestellt ist, sind die zumindest eine Kontaktfläche 14 und die weitere, optionale Kontaktfläche 16 des Funktions- ■ elements 12 auf einer dem zugeführten Vergusskunststoffmaterial angrenzenden Oberfläche des Funktionselements 12 angeordnet. Daher weist das Vergusskunststoffmaterial 1 Od zumindest in einem Bereich, der sich von der Oberfläche des resultierenden Kunststoffkör- pers 10 bis zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 erstreckt, eine zusätzliche Materialkomponente auf, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt.
Wie nun in Fig. 3d optional dargestellt ist, wird mittels einer Matcrialabtragungseinrich- tung 20 zumindest ein Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch freigelegt. Die Einrichtung 20 zur Materialabtragung bzw. Materialentfernung kann nun ausgebildet sein, um zumindest eine Vertiefung 22, 24 in den Kunststoffkörper 10 von der Oberfläche 10-1 desselben zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 zu erzeugen, indem beispielsweise mittels eines Laserablati- onsvorgangs, eines Schmelz- oder Verdampfungsvorgangs (Thermode), eines mechanischen Pressvorgangs oder eines Ultraschallabtragungsvorgangs das entsprechende Material des Kunststoffkörpers 10 entfernt wird. Es können auch andere Vorgehensweisen zur Materialabtragung oder Materialentfernung eingesetzt werden. Fig. 3d zeigt nun beispielsweise einen Laserablationsvorgang, bei dem entsprechende Oberflächenbereiche des Kunststoffkörpers 10 einer Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Strahlungsintensität I g bestrahlt werden, um die zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 durch die jeweils gebildete Öffnung 22, 24 freizulegen. Die Intensität l\ der in Fig. 3d beispielhaft dargestellten Laserstrahlung ist also so zu wählen, dass Materialbereiche des Kunststoffkörpers 10 gezielt entfernt bzw. verdampft werden können. Anschließend an die in Fig. 3d dargestellte Materialentfemung kann optional ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden.
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in Fig. l a-e) bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wobei zu beachten ist, dass dann der optional durchgeführte Verfahrensschritt zum Freilegen zumindest eines Teilbereichs der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch entfallen kann, da sich die zumindest eine überhöhte Kontaktstruktur bereits von der zugeordneten Kontaktfläche zur Oberfläche des Materials des Kunststoffkörpers erstreckt und eine Verbindung der zumindest einen überhöhten Kontaktstruktur mit der Leitbahnstruktur (nachfolgend) hergestellt wird (vgl. Fig. 7e).
Wie Bezug nehmend auf Fig. 3e dargestellt ist, wird nun zumindest eine Leiterbahnstruktur 26, 28 erzeugt, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Halbleiterbauelements 12 zu einem zugeordneten Kontaktbereich 26-1 , 28- 1 des Kunststoffkörpers erstreckt. Dies wird erreicht, indem die Oberfläche des mit der metallorganischen Material- komponente versehenen Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahn- Strukturen) 26, 28 mittels einer elektromagnetischen Strahlungsquelle 21 lokal bestrahlt wird. Wie nun in Fig. 3e beispielhaft dargestellt ist, ist beispielsweise die elektromagnetische Strahlungsquelle 21 ausgebildet, um die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstraktur(en) 26, 28 einer Laserstrahlung 21 -1 mit einer Strahlungsintensität I2 und einer Wellenlänge λ2 auszusetzen, wobei, wie schon im Zusammenhang mit Fig. 1c erläutert, die Wellenlänge λ2 der Wellenlänge λ] entsprechen kann, von ihr unterschiedlich sein kann, oder auch eine Kombination aus | und λ2 genutzt werden kann. Die Intensität I2 wird dabei so gewählt, um der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 ausreichend Energie lokal zuzuführen, so dass die in dem Kunststoffkörper 10 vorhandene zusätzliche Materialkomponente eine metallische Eigenschaft an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 annimmt. Dabei ist die Intensität I2 der elektromagnetischen Strahlungsquelle 21 niedriger als die Intensität der Laserstrahlung 20-1 der Materialabtragungseinrichtung 20. Falls nun beispielsweise die Intensität der von der Materialabtragungseinrichtung 20 abgestrahlten Leistung des Laserstrahls 20-1 einstellbar ist, kann die Materialabtragungseinrichtung 20, 21 sowohl zur Zuführung der Intensität I] zur Materialentfemung als auch zur Zuführung der Intensität I2 (mit I2<Ii) zur Erzeugung der Leiter- bahnstruktur(en) 26, 28 verwendet werden. Somit kann beispielsweise ein einziges Laser- System 20, 21 sowohl zur Materialabtragung als auch zur Erzeugung der Leiterbahnstruk- tur(en) verwendet werden.
Durch das in Fig. 3e dargestellte lokale elektromagnetische Bestrahlen der Oberfläche 10-1 des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 können Anteile oder Partikel, der Materialkomponente in dem Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur 26, 28 gezielt freigelegt werden. Somit kann beispielsweise das in Fig. 3e dargestellte, elektrisch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionsei ements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 erhalten werden.
Wie nun in Fig. 3f beispielhaft dargestellt ist, kann das in den Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 mit der erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 zur Erhöhung der Leitfähigkeit und beispielsweise auch der Lötfähigkeit der Leiter- bahnstrukturen einem sog. Metallisierungsvorgang, z.B. in einem Tauchbad 25, ausgesetzt werden, bei dem die erzeugten Leiterbahnstrukturen, die als Bereiche ausgebildet sind, die mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehen sind, mit einem zusätzlichen Metallisierungsmaterial für die Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 versehen werden. Dazu kann bei dem optionalen Metallisieren der Vertiefungen ) 22, 24 und/oder der erzeugten Leiter bahnst™ ktur(en) 26, 28 ein Metallisierungsmaterial oder ein Metallschichtsystem 29, wie z.B. Nickel/Gold oder Kupfer, auf die im Bereich der Leiterbahnstrukturen freigelegte und/oder erzeugte Materialkomponente chemisch abgeschieden werden. Somit kann beispielsweise das in Fig. 3g dargestellte elektrisch funktionale Bauteil 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 mit den erzeugten Leiterbahnstruktur(en) 26, 28 erhalten werden, wobei die erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 zusätzlich (optional) die Metallisierung 29 aufweisen.
Das mit einer elektrischen Kontaktierang versehene und gehäuste Schaltungselement 12, wie es in Fig. 3e bzw. 3g dargestellt ist, bei dem das eingebettete Funktionselement 12, von der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 aus elektrisch über die erzeugte(n) Lei- terbahnstruktur(en) 26, 28 zugänglich ist, kann optional weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden, um das gehäuste Funktionselement 12 funktional in eine Baugruppe einzubinden.
Wie nun anhand von Fig. 3h beispielhaft dargestellt ist, kann das in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 nun für eine Oberflächenmontage, die beispielsweise mittels eines Lötvorgangs durchgeführt wird, vorbereitet werden. Dazu wird beispielsweise eine Lötstoppschicht 30 auf der mit den erzeugten Leiterstrukturen 26, 28 versehenen Oberflächen 1 0-a des Kunststoffkörpers 10 erzeugt. Diese Lötstoppschicht 30 kann beispielsweise durch eine Belackung der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 und ein anschließendes Freilegen der gewünschten Kontaktbereiche 26-1 , 28- 1 erfolgen, die über die erzeugten Leiterstrukturen 26, 28 mit der zumindest einen. Kontaktfläche 14, 16 des Funktionselements 12 elektrisch verbunden sind.
Wie nun femer in Fig. 3i dargestellt ist, kann nun auf die freigelegten Kontaktflächen 26-1 , 28-1 beispielsweise eine Lotpaste 36 aufgebracht bzw. deponiert werden, wobei dies durch einen Schablonendruck oder durch ein sog. „Jetten", d. h. ein stoßweises Dispensen des pastösen Mediums, erfolgen kann.
Wie in Fig. 3j gezeigt ist, können die Lötpastendepots 36 beispielsweise in einem Ofen- prozess umgeschmolzen werden, so dass auf den Kontaktbereich 26-1 , 28-1 eine feste, lagerfähige Belotung 38 gebildet werden kann.
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der Fig. 3c-g dargestellten Verfahrensschritte wird wiederum auf die anhand der Fig. l a-c ausgeführten Verfahrensschritte und deren Beschreibung verwiesen, die auch hier entsprechend anwendbar ist.
Im Folgenden wird nun anhand der Figuren 4a-i ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein ge- häustes bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12 auf Waferebene erläutert, um eine Vielzahl von elektrisch funktionalen Bautei- len 5 zu erhalten, wobei eine Vielzahl von Funktionselementen 12 in einem Waferverbund vorliegen.
Wie in Fig. 4a dargestellt ist, wird ein Wafer 50, z.B. ein Halbleiterwaier aus Silizium, bereitgestellt, der eine Vielzahl von Funktionselementen 12 (nicht explizit gezeigt in Fig. 4a) z.B. in Form integrierter Schaltungen oder Halbleiterbauelemente enthält. Die Funktionselemente 12 weisen jeweils zumindest eine Kontaktfläche auf.
Bei den nachfolgenden Ausführungen wird allgemein auf die Verwendung eines Wafers 50 mit einer Vielzahl von Funktionselementen 12 eingegangen, wobei der Wafer 50 bei- spielsweise ein Halbleiter- Wafer aus Silizium, ein Glassubstrat- Wafer, ein SOI-Substrat etc. sein kann. Der in Fig. 4a definierte Detailausschnitt ist nun in Fig. 4b vergrößert dargestellt und zeigt einen Randbereich des Wafers 50 mit einer Einkerbung 52 ("Noten"). Alternativ kann an dem Wafer 50 auch eine sog. "Primary Fiat" vorgesehen sein. Die Einkerbung 52 kann, z.B. bei 200 mm-Wafern, zur Markierung der Kristailorientiemng des Halbleitermaterials und beispielsweise auch als mechanische Positionierhilfe oder Anlegekante zur Ausrichtung des Wafers dienen. Der schraffierte Bereich 54 des Wafers 50 enthält eine Vielzahl (z.B. vollständig) prozessierter Funktionselemente 12, z.B. in Form von Halbleiterbauelementen, die im Waferverbund verarbeitet wurden. Üblicherweise wird außerhalb des zentrierten Bereichs 54 der Randbereich 56 des Wafers aus fertigungstechnischen Gründen von Strukturen freigehalten.
Wie in Fig. 4c dargestellt ist, wird nun zumindest bereichsweise oder durchgehend auf den prozessierten Waferbereich 54 des Wafers 50 ein Kunststoffmaterial 10 auf zumindest einer I lauptoberfläche des Wafers 50 angebracht, um eine Vielzahl von zumindest teilweise in dem Kunststoffmaterial bzw. Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselementen 12 in dem Waferverbund zu erhalten. Dabei weist das Material des Kunststoffkörpers 10 zumindest in einem Bereich, der sich von der Oberfläche 10-1 des K unststo ffkörpers 10 bis zu der zumindest einen Kontaktfläche der jeweiligen Funktionselemente erstreckt, ferner eine zusätzliche Materialkomponente, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt, auf. Bedingt durch die Verarbeitung im Waferverbund werden bei der anhand von Fig. 4c dargestellten Benetzung des Wafers 50 nur die erste und/oder zweite Hauptoberfläche desselben, d. h. dessen Ober- und/oder Unterseite, mit dem Material des Kunststoffkörpers 10 benetzt. Das zumindest teilweise Einbetten in den Kunststoffkörper 10 kann beispielsweise durch einen Transfer-Molding-Vorgang, ei- nen Kompressions-Molding-Vorgang oder durch einen Laminiervorgang erfolgen und bildet den Kunststoffkörper 10 aus, der mit dem Wafer 50 in einem innigen Verbund steht bzw. fest verbunden ist.
Nachfolgend wird nun jeweils zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 der jeweiligen zumin- dest teilweise in dem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselemente 12 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch freigelegt, wie dies anhand von Fig. 4d optional dargestellt ist. Dieser Schritt des Freilegens der jeweils zumindest einen Kontaktfläche der Vielzahl von Funktionselementen 12 kann beispielhaft mittels eines Laserablationsvor- gangs durchgeführt werden. Somit wird über den gesamten Wafer 50 eine Vielzahl von Kontaktbereichen zumindest teilweise freigelegt.
Optional kann ein in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement mit zumindest einer überhöhten Kontaktstruktur (nicht gezeigt in Fig. 4a- i) bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wobei zu beachten ist, dass dann der optional durchgeführte Verfahrensschritt zum Freilegen zumindest eines Teilbereichs der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers hindurch entfallen kann, da sich die zumindest eine überhöhte Kontaktstruktur bereits von der zugeordneten Kontaktfläche zur Oberfläche des Materials des Kunststoffkörpers erstreckt und eine Verbindung der zumindest einen überhöhten Kontaktstruktur mit der Leitbahnstruktur (nachfolgend) hergestellt wird (vgl. Fig. 7e).
Nachfolgend werden nun eine Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen 26, 28 erzeugt, die sich jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 der Vielzahl von Funktionselementen 12 zu einem zugeordneten Kontaktbereich 26-1 , 28- 1 an der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 erstrecken. In Fig. 4d sind nur einige wenige der Funktionselemente 12, Kontaktflächen 14, 16 und Leiterbahnstrukturen 26, 28 exemplarisch mit Bezugszeichen versehen. So wird beispielsweise die zusätzliche Materialkomponente in dem Bereich des Kunststoffkörpers freigelegt bzw. umgewandelt, indem die Oberfläche 10-1 beispielsweise mittels eines Laserstrahls schiebt- und/oder bereichsweise lokal bestrahlt wird, so dass sich die zu erzeugenden Leiterbahnstrukturen 26, 28 jeweils von den Kontaktflächen 14, 16 der Funktionselemente 12 zu der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 zu den dort zugeordneten Kontaktbereichen 26-1 , 28-1 an der Oberfläche 10-1 des Kunststoflkör- pers 10 erstrecken.
Wie nun in Fig. 4f dargestellt ist, können die erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 zur Erhöhung derer Leitfähigkeit und Lötfähigkeit mit einer Metallisierung 29, z.B. mit Nickel/Gold oder Kupfer, versehen werden, indem im Bereich der - Bezug nehmend auf Fig. 4d - erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 durch chemische Abscheidung ein Aufwachsen bzw. Verdicken der zu realisierenden, metallisierten Leiterbahnstrukturen oder Leiterbahnen vorgenommen wird. Diese zusätzliche Metallisierung der Leiterbahnstrukturen 26, 28 ist beispielsweise erforderlich, wenn die durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 erzeugten Leiterbahnstrukturen noch keine ausreichende Leitfähigkeit und/oder Lötfähigkeit aufweisen.
Nach der Erzeugung der Leiterbahnstrukturen bzw. der metallisierten Leiterbahnstrukturen sind die zumindest teilweise eingebetteten Funktionselemente 12 ausgehend von der Ober- fläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 elektrisch zugänglich.
Im Folgenden werden nun weitere mögliche Verarbeitungsschritte dargestellt, durch die die einzelnen gehäusten Funktionselemente 12 in eine Baugruppenfertigung übernommen werden können. Wie nun in Fig. 4g ferner dargestellt ist, wird nun, um eine Lötfähigkeit der gehäusten Funktionselemente 12 herzustellen, beispielsweise eine Lötstopplackschicht 30 aufgetragen und im Bereich der an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 hergestellten Kontaktbereiche 26-1 , 28-1 freigestellt.
Nachfolgend kann der Waferverbund 50 beispielsweise durch Zersägen ("dicing") entlang der Vereinzelungslinien 60 vereinzelt werden, so dass die elektrisch funktionalen Bauteile 5 in Form der gehäusten bzw. zumindest teilweise in dem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselemente 12 vorliegen. Beispielsweise wird der Wafer für diesen Vereinze- lungsschritt auf einer Trägerfolie (nicht gezeigt in Fig. 4h) aufgebracht, so dass die Anordnung der gehäusten Funktionselemente 12 und der Reststücke 62 zunächst im Wesentlichen unverändert bleibt.
Wie nun in Fig. 4i dargestellt ist, sind nach dem im Vorhergehenden beschriebenen Her- Stellungsablauf die Funktionselemente 12 zumindest teilweise in dem Kunststoffkörper 10 eingebettet, während an den Seitenwänden das Wafermaterial (z.B. Silizium) freiliegt. Die funktionsfähigen gehäusten Funktionselemente 12 können nun weiterverarbeitet werden, während die Reststücke 62 sowie funktionsunfähige gehäuste Funktionselemente entfernt werden können.
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der Fig. 4c-g dargestellten Verfahrensschritte wird wiederum auf die anhand der Fig. la-e ausgeführten Verfahrensschritte und deren Beschreibung verwiesen, die auch hier entsprechend anwendbar ist. Im Nachfolgenden wird nun anhand der Figuren 5a-f ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einem oder einer Mehrzahl von Funktionselementen 12 z.B. in Form einer in einem Kunststoffkörper
10 eingebetteten Baugruppe erläutert. Wie nun in Fig. 5a dargestellt ist, kann ein Kunststoff Substrat 10c (z.B. ein Spritzgussteil) als Baugruppenträger, der beispielsweise als nichtplanarer Formkörper mit einer beliebigen 3 D-Form ausgebildet ist, mit einer Ausnehmung 10-2 bereitgestellt werden. Das Kunststoffsubstrat 10-c kann beispielsweise durch einen Spritzgus s Vorgang oder einen Tiefziehvorgang hergestellt werden. Wie nun in Fig. 5b dargestellt ist, kann zumindest ein Funkti- onselement 12 bzw. eine Mehrzahl von Funktionselementen 12, 12a, 12b in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 10-2 des Baugruppenträgers 1 0-c platziert werden. Optional können auch noch weitere elektrische Komponenten (nicht gezeigt in Fig. 5b) in der Ausnehmung 10-2 des Baugruppenträgers 10c platziert werden. Das in der Ausnehmung 10-2 platzierte Funktionselement 12 (und optional die weiteren Funktionselemente 12a, 12b oder weiteren Komponenten) werden nun zumindest teilweise mit einem Vergusskunststoffmateria! l Od umgeben bzw. eingegossen, um das in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 zu erhalten. Dabei ist in dem Vergusskunststoffmaterial 1 Od zumindest in einem Bereich, der sich von der Oberfläche des resultierenden Kunststoffkörpers 10 bis jeweils zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Funktionselements 12 erstreckt, eine zusätzliche metallorganische Materialkomponente vorhanden, die unter Hinfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt. Damit wird das in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 bereitgestellt, wie dies in Fig. 5c dargestellt ist. In Fig. 5c ist ferner ein Detailausschnitt dargestellt, auf den nun in den folgenden Figuren 5d-f Bezug genommen wird, Wie in Fig. 5d dargestellt ist, wird nun jeweils zumindest eine Kontaktfläche des zumindest einen eingebetteten Funktionselements 12 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch freigelegt. Dieser Freilegungsschritt kann beispielsweise mittels Laserablation durchgeführt werden, wodurch mehrere Kontaktflächen 14, 16 der beispielsweise zu verbindenden Komponenten 12, 12a, 12b der Baugruppe freigelegt werden. In Fig. 5d-f sind nur einige der Kontaktflächen 14, 16, Leiterbahnstrukturen 26, 28 und Metallisierungen 29 etc. exemplarisch mit Bezugszeichen versehen.
Anschließend kann nun die zusätzliche Materialkomponente in dem Kunststoffkörper 10 durch lokales, bereichsweises Erhitzen der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10, bei- spielsweise mittels eines Laserstrahls freigelegt bzw. umgewandelt werden, so dass die I.eiterbahnstruktur(en) 26, 28 jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements 12 bzw. der weiteren Funktionselemente bzw. Komponenten 12a, 12b zu der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 vorgegeben bzw. erzeugt wird. Dieser Verfahrensschritt ist beispielhaft in Fig. 5e dargestellt.
Anschließend kann beispielsweise (falls erforderlich) eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehene Bereiche vorgenommen werden, um eine Metallisierung 29 für die erzeugten Leiterbahnstrukturen 26, 28 zu erhalten. Dazu kann beispielsweise ein Aufwachsen bzw. Verdicken der Leiterbahn im Bereich der erzeugten Leiterbahnst ruktur(en) durch chemische Abschei- dung einer Metallisierung, z.B. von Nickel/Gold oder Kupfer, durchgeführt werden. Über die erzeugten Leiterbahnstrukturen bzw. metallisierten Leiterbahnstrukturen sind die zumindest teilweise eingebetteten Funktionselemente 12, 12a, 12b bzw. Komponenten von der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 aus elektrisch zugänglich. Bei dem in Fig. 5f beispielhaft dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wurden diese Funktionselemente bzw. Komponenten darüber hinaus miteinander elektrisch verbunden, so dass eine Baugruppe zumindest teilweise hergestellt wurde. Wie nun beispielsweise in den Fig. 5e und 5f dargestellt ist, kann eine Dipolstruktur 80 ausgebildet sein, die beispielsweise als eine Antenne für eine drahtlose Kommunikationsschaltung dienen kann. Es können ferner beispielsweise in gleicher Weise auch Leiterbahnen mit sensorischer Funktion definiert werden, etwa ka- pazitive Flächen, Interdigitalstrukturen, mäanderförmige Widerstandsflächen oder sonstige Strukturen. Femer können beispielsweise noch SMD-Bauelemente an Kontaktbereichen an der Oberfläche der Baugruppe 90 angeordnet werden.
Optional können weitere Verarbeitungsschritte folgen, um weitere Bauelemente, etwa mit- tels eines Lötvorgangs oder eines Drahtbondvorgangs, zu der Baugruppe 90 hinzuzufügen.
Bezüglich der im Vorhergehenden anhand der Fig. 5c-e dargestellten Verfahrensschritte wird wiederum auf die anhand der Fig. 1 a-e ausgeführten Verfahrensschritte und deren Beschreibung verwiesen, die auch hier entsprechend anwendbar ist.
Im Folgenden wird nun anhand von Fig. 6 ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einem Funktionselement bzw. einer Mehrzahl von miteinander gekoppelten Funktionselementen gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Verfahren zur I Icrstellung einer elektrischen Kontaktierung bzw. elektrischen Verbindung zwischen einer Mehrzahl von gehäusten bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselementen 12, 12a,... umfasst dabei folgende Schritte. Bei einem ersten Schritt 1 10 wird zunächst ein Funktionselement 12 oder eine Mehrzahl von in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteter Funktionselemente 12, 12a, ... bereitgestellt, wobei die Funktionselemente jeweils zumindest eine Kontaktfläche an einer Oberfläche derselben aufweisen, und wobei in dem Material des Kunststoffkörpers zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers bis zu der zumindest einen Kontaktfläche erstreckt, femer eine unter Einfluss elektromag- netischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist. Daraufhin wird jeweils zumindest ein Teilbereich der zumindest einen Kontakt- flache der Mehrzahl von Funktionselementen durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch freigelegt. Schließlich wird eine Leiterbahnstruktur oder werden eine Mehrzahl von Leiterbarmstrukturen erzeugt, die sich jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche der Mehrzahl von Funktionselementen zu einem zugeordneten Kontaktbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers erstrecken, in dem die Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahn- strukturen lokal bestrahlt wird. Optional kann eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche vorgesehen werden, um eine Verstärkung der Metallisierung für die Leiterbahnstrukturen zu erhalten. Die Leiterbahnstrukturen sind nun so ausgebildet, um zumindest zwischen zwei der Mehrzahl von Funktionselementen 12, 12a, ... eine elektrische Verbindung herzustel- len.
Femer ist es möglich, ein weiteres Funktionselement oder eine weitere elektrische oder elektronische Komponente an einem der Kontaktbereiche an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 anzubringen bzw. anzuordnen, z.B. durch Antöten eines SMD-Bauteils oder durch Verbinden des genausten Funktionselements 12 mit einem weiteren genausten
Funktionselement, um eine Baugruppe mit einer Mehrzahl von Funktionselementen zu bilden.
Auf das anhand von Fig. 6 beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit einer Mehrzahl von gehäusten Funktionselementen sind wiederum die im Vorhergehenden und anhand der vorhergehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele dargestellten Prozessschritte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung für ein gehäustes bzw. in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement 12 anwendbar. Im Folgenden werden nun anhand der Figuren 7a-e unterschiedliche Ausführungsformen eines in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 (z.B. noch ohne Kontaktierung oder Kontaktbereiche in Fig. 7a-d) beschrieben, wie diese als Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes bzw. zumindest teilweise eingebettetes Funktions- dement 12 bereitgestellt werden können. Die zur Bereitstellung des in den Kunststoffkör- per 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 erforderlichen vorangehenden Prozessschritte können, wie die vorhergehenden Ausführungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele zeigen, auf verschiedenste Weise durch Laminieren, Vergießen, etc. durchgeführt werden.
Wie nun in Fig. 7a dargestellt ist, ist das Funktionselement 12 in den Kunststoffkörper 10 vollständig eingebettet bzw. von diesem umschlossen. Die zumindest eine Kontaktfläche 14 und die weiteren optionalen Kontaktflächen 16, 18 können nun an der gleichen oder unterschiedlichen Seitenflächen des Funktionselements 12 angeordnet sein. Da der Kunststoffkörper 10 und auch das zumindest teilweise darin eingebettete Funktionselement 12 beliebig 3 D-Formen aufweisen können, d. h. als nichtplanare Formkörper ausgebildet sein können, kann der Abstand zwischen den Kontaktflächen 14, 16, 18 an dem Funktionsele- ment 12 zu der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 jeweils unterschiedlich sein. Gemäß dem im Vorhergehenden vorgestellten Herstellungsverfahren kann es daher beim Freilegen von zumindest einem. Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche des Funktionselements 12 erforderlich sein, durch das Material des Kunststofikörpers hindurch unterschiedliche Materialvolumina des Kunststoffkörpers 10 bis zu der jeweiligen Kontaktfläche zu entfernen.
Fig. 7b zeigt nun eine Anordnung, bei der das Funktionselement 12 beispielsweise auf gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit dem Material des Kunststoffkörpers 10 versehen ist. Bei dem in Fig. 7b dargestellten Ausführungsbeispiel kann somit die zumindest eine Kontaktfläche nur an einer der gegenüberliegenden Hauptoberflächen, nicht aber an den Seitenflächen des Funktionselements 12, die mit dem Kunststoffkörper 10 umgeben sind, angeordnet sein.
Wie nun in Fig. 7c dargestellt ist, ist das bereitgestellte in einem Kunststoffkörper 10 zu- mindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 bis auf eine Hauptoberfläche des Furiktionselements 12 mit dem Material des Kunststoffkörpers 10 umgeben. Somit kann sich die zumindest eine Kontaktfläche des Funktionselements 12 nur an einer an das Material des Kunststofikörpers 10 angrenzenden Oberfläche des Funktionselements 12 befinden.
Wie in Fig. 7d dargestellt ist, ist lediglich eine Hauptoberfläche bzw. ein Oberflächenbereich des Funktionselements 12 mit dem Material des Kunststoffkörpers 10 bedeckt, so dass sich nur an diesem Oberflächenbereich des Funktionselements 12 die zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 desselben befinden kann.
Wie nun in Fig. 7e dargestellt ist, ist das Funktionselement 12 beispielsweise auf gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit dem Material des Kunststoffkörpers 10 versehen. Bei dem in Fig. 7e dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich nun jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 eine Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 zu der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10, um mit der Oberfläche 10-1 des Kunststofikörpers 10 bündig abzuschließen, wie dies in Fig. 7e dargestellt ist. Die Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 kann optional auch über die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 (etwas) hinausragen. Bei der in Fig. 7e dargestellten Ausführungsform eines in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 ist es aufgrund der vorgesehenen Kontaktie- rungsstrukturen 14-1 , 16-1 lediglich erforderlich, dass sich in dem Material des Kunst- stoffkörpcrs 10 zumindest in einem oberflächennahen Randbereich des Kunststoffkörpers femer die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft an- nehmende Materialkomponente vorhanden ist. Diese Materialkomponente kann optional auch gleichmäßig verteilt in dem Material des Kunststoffkörpers 10 vorhanden sein.
Wird das in Fig. 7e dargestellte, in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 mit den Kontaktstrukturen 14-1, 16-1 bei den erfindungsge- mäßen Herstellungsverfahren eingesetzt, ist zu beachten, dass ein jeweils optional durchgeführter Verfahrensschritt zum Freilegen zumindest eines Teilbereichs der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch entfallen kann, da sich die zumindest eine Kontaktstruktur 14-1, 16-1 bereits von der zugeordneten Kontaktfläche 14, 16 zur Oberfläche 10-1 des Materials des Kunststoffkörpers 10 erstreckt und eine Verbindung der zumindest einen Kontaktstruktur 14-1, 16-1 mit der Leitbahnstruktur nachfolgend hergestellt werden kann.
Die Kontaktstrukturen 14-1 , 16-1 können also bereits vor dem Einbetten des Funktionselements 12 in das Material des Kunststoffkörpers 10 an den zugeordneten Kontaktflächen 14, 16 des Funktionselements 12 vorgesehen bzw. angeordnet werden. Somit erstrecken sich diese Kontaktstrukturen 14-1 , 16-1 dann bereits beim Einbettvorgang bzw. nach dessen Abschluss durch das Material des Kunststoffkörpers 10 zur Oberfläche 10-1 des Materials des Kunststoffkörpers 10. Die Lciterbahnstruktur(en) wird/werden so an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 erzeugt bzw. gebildet, dass eine elektrische Verbindung mit der zumindest einen Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 des Funktionseiements 12 erhalten wird. Dazu wird durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche 10-1 des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur diese erzeugt und beispielsweise eine Verbindung mit der Kontaktstruktur 14-1, 16-1 erstellt. Die elektrische Verbindung zwischen der zumindest einen Kontaktstruktur 14-1, 16-1 und der zugehörigen Leiterbahnstruktur kann auch in einem eigenen Herstellungsschritt, z.B. beim Metallisieren, erfolgen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass eine entsprechende Abwandlung bzw. Anpassung der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens durch Weglassen des Freilegungsschrittes auf alle beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele anwendbar ist, sofern die zumindest eine Kontakt- struktur 14-1 , 16-1 vorhanden ist, und eine elektrische Verbindung von der Kontaktstruktur zu der Leiterbahnstruktur hergestellt wird.
Gemäß der in Fig. 7e dargestellten Ausfuhrangsform für ein als Ausgangspunkt des erfin- dungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kontaküerung für ein ge- häustes bzw. zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement 12 ist dargestellt, dass das Funktionselement 12 (z.B. ein Halbleiterchip) eine überhöhte Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 aufweist. Solche Kontaktstrukturen 14-1 , 16-1 können beispielsweise säulenförmig ausgeführt sein, wobei diese Kontaktstrukturen 14-1, 16-1 beispielsweise durch eine galvan i sehe Abscheidung von Kupfer als sog. „Copper Pillars" (Kupfersäulen) hergestellt werden können. Die in Fig. 7e dargestellten Kontaktstrukturen 14-1, 16-1 können somit einen verringerten Kontaktabstand und im Vergleich zu einer hohlen Durchkontaktierung eine verbesserte elektrische und thermische Leitfähigkeit liefern. Insbesondere können die in Fig. 7e dargestellten Kontaktstrukturen 14-1 , 16-1 für das Funktionselement 12 prozess- technisch relativ einfach auf Wafer-Ebene hergestellt werden, so dass sich die in Fig. 7e dargestellte Ausführungsform beispielsweise für eine Prozessierun auf Wafer-Ebene eignet und somit beispielsweise auf das anhand der Fig. 4a- i dargestellte Ausführungsbeispiel anwendbar ist. In diesem Zusammenhang wird auf das nachfolgende in Fig. 9 dargestellte prinzipielle Ablaufdiagramm eines entsprechenden, weiteren Herstellungsverfahrens ver- wiesen.
Wie in Fig. 7e dargestellt ist, kann an dem elektrisch funktionalen Bauelement 5 der Durchmesser pl der„Copper-Pillars" beispielsweise 10 bis 500 μηι, 20 bis 150 μηι oder auch 30 bis 80 μηι betragen. Femer kann das Rastermaß p2 der„Copper-Pillars" bei- spielsweise 20 bis 1000 μηι, 30 bis 200 μιη oder auch 40 bis 100 μηι betragen. Somit ergibt sich beispielsweise ein Abstand von p2-p 1 zwischen den„Copper-Pillars".
Bei den anhand der Figuren 7a-e dargestellten Anordnungen für ein bereitgestelltes, in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement 12 sollte beachtet werden, dass auch Aussparungen des Materials des Kunststoffkörpers 10 vorgesehen sein können, so dass bereits Teilbereiche der Oberfläche des Funktionselements 12 frei liegen können.
Im Folgenden werden nun beispielhaft anhand der Figuren 8a-d unterschiedliche, realisier- bare Ausführungsformen für das durch das erfindungs gemäße Herstellungsverfahren erhaltene, elektrisch funktionale Bauteil 5 in Fonn des gehäusten bzw. zumindest teilweise in dem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselements 12 beschrieben. Die in Fig. 8a beispielhaft dargestellten, gehäusten Funktionsclemcnte 12 weisen einen
Kunststoffkörper 10, ein Funktionselement 12, zumindest eine Kontaktfläche 14, 16, Leiterbahnstrukturen 26, 28 (die optional eine Metallisierung 29 aufweisen) und mit der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 jeweils elektrisch verbundene Kontaktbereiche 26-1 , 28-1 auf. Diese Beschreibung ist soweit auch für die weiteren Figuren anwendbar, soweit nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
So zeigt Fig. 8a ein gehäustes bzw. vollständig in dem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12, dessen Kontaktflächen über die Grundfläche hinaus nach außen ge- führt sind. Dadurch kann der Abstand der auf der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 ausgebildeten Kontaktbereiche 26-1 , 28-1 nach außen ausgeweitet bzw. gespreizt werden („Fan-Out").
Fig. 8b zeigt nun ein teilweise in dem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement 12, wobei beispielsweise die Seitenflächen des Funktionselements 12 freiliegend sind. Bei dem in Fig. 8b dargestellten gehäusten Funktionselement 12 sind die Kontaktbereiche 26- 1 , 28-1 beispielsweise innerhalb der Grundfläche des Funktionselements 12 verteilt auf der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 angeordnet. Dadurch kann beispielsweise auf der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 eine 2- dimensionale Kontaktmatrix ("Fan-In") erhalten werden, die gegenüber einer Anordnung mit an der Chip-Peripherie in Reihe angeordneten Kontaktbereichen größere Kontaktbe- reichsabstände an der Schnittstelle z.B. zur Leiterplatte ermöglicht. Fig. 8c zeigt nun beispielhaft ein gehäustes Funktionselement 12, bei dem sich gegenüber der in Fig. 8a dargestellten Anordnung das Material des Kunststoffkörpers 10 über die Seitenfläche, aber nicht auf die gegenüberliegende Hauptoberfläche des Funktionselements 12 erstreckt. Ansonsten sind die Ausführungen zur Fig. 8a gleichermaßen auf Fig. 8c anwendbar.
Fig. 8d zeigt nun ein gehäustes Funktionselement 12 mit einem Aufbau, bei dem entsprechend zu der in Fig. 8b dargestellten Anordnung wieder ein sog. Fan-In-Konzept realisiert wurde. Wie in Fig. 8d dargestellt ist, sind an dem gehäusten Funktionselement 12 weitere Funktionselemente 12a, 12b bzw. zusätzliche Komponenten oder Bauelemente platziert und beispielsweise mit diesen funktional, d.h. mechanisch und/oder elektrisch und/oder elektromagnetisch, verbunden. Diese zusätzlichen Funktionselemente oder Komponenten 12a, 12b können jeweils wieder zusätzliche Kontaktflächen aufweisen, die elektrisch zu Kontaktbereichen an die Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 geführt sind. Diese zusätzli- che Kontaktflächen bzw. Kontaktbereiche sind in Fig. 8d nicht explizit dargestellt. Ansonsten sind die obigen Ausführungen zu Fig. 8b gleichermaßen auf die Anordnung von Fig. 8d anwendbar. Fig. 8e stellt nun eine Anordnung dar, bei der zwei Funktionselemente 12, 12a in dem Kunststoffkörper 10 (zumindest teilweise) eingebettet sind. Wie in Fig. 8e dargestellt ist, weist das weitere Funktionselement 12a wiederum zumindest eine Kontaktfläche 14a, 16a und den Kontaktflächen zugeordnete Kontaktbereiche 26, 26a auf. Dabei sind zumindest eine Kontaktfläche des ersten Funktionselements 12 und eine Kontaktfläche des zweiten Funktionsclements 12a über eine erzeugte (und optional metallisch verstärkte) Leiterbahnstruktur 28 miteinander verbunden. Somit stellt die in Fig. 8e dargestellte Anordnung mit einer Mehrzahl von gehäusten Funktionselementen 12, 12a eine laterale Kombination von zwei eingebetteten Funktionselementen 12, 12a dar, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung miteinander elektrisch verbunden sind und somit erfindungsgemäß eine Baugruppe oder einen Bestandteil (Teilbereich) einer Baugruppe bilden. Die mit dem Zusatz "a" versehenen Bezugszeichen in Fig. 8e sind den dem weiteren Funktionselement 12a zugehörigen Strukturen zugeordnet.
Bei der in Fig. 8e dargestellten (zumindest teilweisen) Einbettung von zwei Funktionsele- menten 12, 12a in dem Kunststoffkörper 10 sind beide Funktionselemente 12, 12a parallel zueinander in der gleichen Ebene E1=E2 angeordnet. Diese Anordnung ist aber nur beispielhaft anzusehen, da die beiden Funktionselemente 12, 12a auch in unterschiedlichen und nicht-parallelen Ebenen (nicht gezeigt in Fig. 8e) zueinander und jeweils mit unterschiedlichen Abständen zu der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers angeordnet sein können.
Fig. 8f zeigt nun beispielhaft eine Draufsicht auf eine erste Hauptoberfläche (z.B. die Unterseite) eines elektrisch funktionalen Bauteils 5 in Form des in dem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselements 12, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement und beispielsweise bei einer Waferverarbeitung für Cbip-Size-Packages (CSF) erhalten werden. Bei der in Fig. 8f dargestellten Draufsicht auf das elektrisch funktionale Bauteil 5 sind die peripher angeordneten Vertiefungen zu den beispielsweise 16 Kontaktflächen des Funktionselements 12 dargestellt. Diese Kontaktflächen wurden mittels der erzeugten Leiter- bahnstrukturen an die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 geführt, um eine sog. Fan- In-Kontaktmatrix mit den Kontaktbcreichen 26-1 , 28-1 zu bilden. Wie in Fig. 8f dargestellt ist, kann an dem elektrisch funktionalen Bauelement 5 das Kontaktraster bzw. Rastermaß al der Chip-Kontaktflächen 14, 16 (und damit auch der Vertiefungen 22, 24) beispielsweise 30 bis 500 μιη, 40 bis 200 μηι oder auch 60 bis 150 μηι betragen. Das Kontaktraster bzw. Rastermaß a2 der Kontaktflächen 26-1 , 28-1 an der Ober- fläche des Bauelements 5 kann beispielsweise 0, 1 bis 1 ,5 mm, 0,15 bis 1 ,0 mm oder auch 0,25 bis 0,5 mm betragen. Ferner kann der Leiterbahnabstand und die Leitbahnbreite auf der Oberfläche des elektrisch funktionalen Bauelements 5 beispielsweise 10 bis 1000 um, 100 bis 500 μηι oder 200 bis 300 μηι betragen. Diese beispielhaften Abmessungen sind prinzipiell auf alle Ausführungsbeispiele anwendbar.
Fig. 8g zeigt nun eine beispielhafte Gestaltung der zweiten Hauptoberfläche (z.B. der Vorderseite) des elektrisch funktionalen Bauteils 5 in Form des gehäusten, in einem Kunststoffkörper (zumindest teilweise) eingebetteten Funktionselements 12, bei der beispielsweise durch eine Beschriftung, z.B. eine Laserbeschriftung, Referenzdaten und ein Punkt zur Markierung der Orientierung des Bauteils oder auch weitere Informationen in der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 angebracht werden können.
Fig. 8h zeigt nun beispielhaft eine Draufsicht auf eine Unterseite eines in dem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselements 12 (durch eine Strich-Doppelpunktlinie ange- deutet), wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement 12 und beispielsweise bei einer Wafer- verarbeitung für ein sog. "Fan-Out Waferlevel Package" erhalten wird. Bei der in Fig. 8h dargestellten Draufsicht auf die untere Hauptoberfläche des gehäusten Funktionselements 12 sind die entlang der Chip-Peripherie angeordneten Vertiefungen zu den beispielsweise 16 Kontaktflächen des Funktionselements 12 dargestellt. Diese Kontaktflächen wurden mittels der erzeugten Leiterbahnstrukturen an die Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 geführt, um eine sog. Fan-Out-Kontaktmatrix mit den Kontaktbereichen 26-1 , 28-1 zu bilden. Im Folgenden wird nun anhand von Fig. 9 ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einem Funktionselement bzw. einer Mehrzahl von miteinander gekoppelten Funktionselementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren 200 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement bzw. zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen einer Mehrzahl von gehäusten bzw. zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselementen umfasst dabei folgende Schritte. Bei einem ersten Schritt 210 wird zunächst ein Funktionselement oder eine Mehrzahl von in dem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteter Funktionselemente bereitgestellt, wobei das Funktionselement zumindest eine Kontaktstruktur 14-1, 16-1 aufweist, die sich von dem Funktionselement zu der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 erstreckt, und wobei in dem Materi- al des Kunststoffkörpers 10 zumindest in einem Randbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 ferner eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist. Daraufhin wird bei einem Schritt 220 eine Leiterbahnstruktur oder werden eine Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 erzeugt, die mit der zumindest einen Kontakt- struktur 14-1, 16-1 des Funktionselements elektrisch verbunden ist/sind, indem die Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur lokal elektromagnetisch bestrahlt wird.
Optional kann eine Metallisierung der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche und/oder auch der freiliegenden
Abschnitte der zumindest einen Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 vorgesehen werden, um eine Verstärkung der Metallisierung für die Le i te rbah n stru k t ur(en ) und eine (bzw. eine verbesserte) elektrische und mechanische Verbindung zwischen der jeweiligen Leiterbahnstruktur und der zugeordneten Kontaktstruktur zu erhalten. Die Leiterbahnstrakturen können nun so ausgebildet sein, um zumindest zwischen zwei der Mehrzahl von Funktionselementen eine elektrische Verbindung herzustellen.
Ferner ist es möglich, ein weiteres Funktionselement oder eine weitere elektrische oder elektronische Komponente an einem der Kontaktbereiche an der Oberfläche des Kunst- Stoffkörpers 10 anzubringen bzw. anzuordnen, z.B. durch Anlöten eines SMD-Bauteils oder durch Verbinden des gehäusten Funktionsei ements 12 mit einem weiteren genausten Funktionselement, um eine Baugruppe mit einer Mehrzahl von Funktionselementen zu bilden. Auf die anhand von Fig. 9 beschriebene Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement bzw. eine Baugruppe mit einer Mehrzahl von gehäusten Funktionselementen sind wiederum die im Vorhergehenden und anhand der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dargestellten Prozessschritte zur Herstellung einer elektrischen Verbindung für ein gehäustes bzw. in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebettetes Funktionselement 12 entsprechend anwendbar, wobei lediglich der (optionale) Schritt des Freilegens von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch weggelassen werden kann. Fig. 10 zeigt beispielhaft eine fertigungstechnische Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Fertigungsgrundablaufs 300, bei dem das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement einer ersten Verarbeitungsstation zugeführt wird, die zumindest aus einem Kontrollrechner 310, einer Positioniereinrichtung 320 und einer oder mehreren elektromagnetischen Strahlungsquellen 330 besteht, beispielsweise einem ersten Lasersystem der Wellenlänge
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und optional einem zweiten Lasersystem der Wellenlänge λ2. Der Kontrollrechner 310 empfängt die für das Produkt relevanten Geometriedaten und führt eine Positionserkennung, z.B. anhand optischer Marken, durch, um die genaue Lage der/des eingebetteten Funktionselemente(s) festzustellen. Durch die Positioniereinrichtung(en) 320 wird das Werkstück relativ zu der/den Strah- lungsquelle(n) 330 so positioniert, dass beispielsweise die Kontaktflächen oder auch die Leiterbahnstruktur(en) des in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements in Übereinstimmung mit den zugeführten Geometriedaten bearbeitet werden, um letztendlich das elektrisch funktionale Bauteil zu erhalten.
Abhängig vom jeweiligen Bearbeitungsschritt, etwa dem optionalen Freilegen der Kontaktflächen oder der Strukturierung der Leiterbahnen, wird die Intensität
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bzw. I2 der elektromagnetischen Strahlungsquelle(n) 330 vom Kontrollrechner 3 10 moduliert oder altema- tiv von einer Bedienperson manuell eingestellt. Die Bearbeitungsschritte "Freilegen der Kontaktflächen" und "Strukturierung der Leiterbahnen" können, je nach Konstruktion des Systems, blockweise hintereinander oder beliebig alternierend oder simultan ausgeführt werden. Beispielsweise kann man bei einem aus zwei unabhängigen Laserstationen, etwa für infrarote und ultrav iolette Bestrahlung, bestehenden System blockweise vorgehen, während ein kombiniertes System die Bearbeitung alternierend oder simultan vornehmen und so erhebliche Zeit bei der Positionierung einsparen kann. Sofern erforderlich, kann eine Reinigung des Werkstücks im Bearbeitungssystem selbst und/oder extern erfolgen, etwa durch Gasstrom (z.B. Sauerstoff oder Stickstoff), Plasma, Chemikalien oder andere Methoden, die je nach Erfordernis geeignet sind. Nach Abschiuss der elektromagnetischen Bestrahlung zur Definition der Leiterbahnstrukturen wird das Werkstück einer zweiten Verarbeitungsstation 340 zugeführt, in der die I .eiterbahnstrukturen chemisch metallisiert werden, etwa durch Eintauchen in eines oder mehrere Tauchbäder, durch die im Wesentlichen die Oberfläche konditioniert und lokal metallisch beschichtet wird. Nach der Fertigstellung der Metallisierung ist das Werkstück bzw. das elektrisch funktionale Bauteil im Sinne der Erfindung prozessiert. Es folgen hier nun noch zwei Ausfuhrungsbeispiele, bei denen das in Fig. 10 dargestellte Verfahren innerhalb eines Fertigungsablauf zur Herstellung eines eingebetteten Funktionselements oder einer Baugruppe eingesetzt werden kann. Fig. 1 l a zeigt beispielhaft anhand eines erweiterten Fertigungsablaufs 400, wie ein Halbleiter-Funktionselement als einzelnes Bauelement hergestellt wird. Dabei wird in einem ersten Schritt 410 eine Mehrzahl von Funktionselementen in Waferform bereitgestellt. Durch einen Transfer-Molding-Prozess 420 wird jedes der Funktionselemente zumindest teilweise in ein unststoffmateriai eingebettet, welches beispielsweise eine metallorgani- sehe Materialkomponente aufweist, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt. Das derart vorbereitete Funktionselement wird einem Verfahren 300 zugeführt, wie es in Fig.10 beschrieben wurde. Danach wird der Waler in einem weiteren Schritt 430 so in einzelne Dies zerteilt, dass eine Vielzahl vereinzelter Funktionselemente entsteht. Optional können noch weitere Schritte vor dem Zerteilen durchgeführt werden, deren Ausführung auf Waferebene vorteilhaft erscheint, wie etwa das Bedrucken mit Lotpaste.
Fig. 1 1b zeigt beispielhaft anhand eines weiteren, erweiterten Fertigungsablaufs 500, wie eine Baugruppe aus einer Mehrzahl an Funktionselementen durch das erfindungsgemäße Verfahren zumindest teilweise hergestellt werden kann. In einem ersten Schritt 510 wird ein Trägersubstrat beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt. In einem nachfolgenden Schritt 520 wird eine Melirzahl von Funktionselementen auf dem Trägersubstrat platziert und daraufhin in einem nachfolgenden Schritt 530 in ein Kunststoffmaterial eingebettet, welches beispielsweise eine metallorganische Materialkomponente aufweist, die unter Ein- fluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annimmt. Das so bereitgestellte Werkstück wird einem Verfahren 300 zugeführt, wie es in Fig. 10 beschrieben wurde, so dass eine zumindest teilweise fertig gestellte Baugruppe entsteht, die optional in einem nachfolgenden Schritt 540 mit weiteren Funktionselementen, etwa konventionellen SMD-Bauelementen, durch konventionelle Verfahren weiter bestückt werden kann.
Im Folgenden wird nun das erfindungsgemäße Konzept zur Herstellung eines in einem. Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12, unter Herstellung einer elektrischen Kontakticrung für das gehäustc bzw. zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 nochmals zusammengefasst dargestellt.
So weist eine Anordnung zur Kontakticrung eines Funktionseiements bzw. Halbleiterbauelements einen elektrisch isolierenden Kunststoffkörper mit mindestens einem eingebetteten Funktionselement, eine Vertiefung in dem Kunststoffkörper oberhalb der elektrischen Kontaktfläche des Halbleiterbauelements, so dass die Metallisierangsebene des Funktionselements im Bereich der Kontaktflächen zumindest teilweise von Kunststoff freigestellt ist und mindestens eine elektrische Leiterbahn auf, welche die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements an die Oberfläche des Kunststoffkörpers führt. Dabei weist der Kunststoff- körper Zusatzstoffe auf, die durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche als metallische Keime zutage treten bzw. Flächen mit einer metallischen Eigenschaft formen, indem der umgebende Kunststoff entfernt wird und/oder eine chemische Reaktion erfolgt. Der Kunststoffkörper kann dabei auf Basis von Thermoplast-, Duroplast- oder Elastomer-Material bereitgestellt werden. Die erzeugte Leiterbahn weist beispielsweise ein Metall oder ein Metallschichtsystem auf. Die in dem Kunststoffkörper vorgenommene Vertiefung kann beispielsweise vollständig oder teilweise metallisiert sein, wobei diese Vertiefung aber auch mit einem leitenden oder nicht-leitenden Material, z.B. Kunststoff, Klebstoff, Lot etc., aufgefüllt sein kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Funktionselements bzw. Halbleiterbauelements weist beispielsweise folgende Schritte auf: Zunächst wird ein Kunststoffkörper mit einem eingebetteten Funktionselement hergestellt bzw. bereitgestellt. Daraufhin wird der Kunststoffkörper oberhalb der elektrischen Kontaktflächen des Funktionselements geöffnet, so dass die Metallisierungsebene des Funktionselements im Bereich der Kontaktflächen zumindest teilweise exponiert ist. Ferner werden Leiterbahnen auf den isolierenden Kunststoffkörper aufgebracht, so dass die Kontaktflächen des Funktionselements an die Oberseite des Kunststoffkörpers geführt werden. Der Kunststoffkörper weist dabei Zusatzstoffe auf, die durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche als metallische Keime zutage treten, indem der umgebende Kunststoff entfernt wird oder eine chemische Reaktion erfolgt. Der Kunststoffkörper kann beispielsweise durch Spritzgießen, Spritzpressen, Kompressionspressen oder Laminieren hergestellt werden. Das Funktionselement kann beispielsweise im Waferverbund oder als einzelner Chip eingebettet werden. Die Vertiefung kann beispielsweise durch Laserablation oder Thermode, mechanisches Fräsen oder eine Ultraschallmaterialentfemung erzeugt werden. Ferner kann (falls erforderlich) optional eine Metallisierang der Vertiefung und/oder der Leiterbahnen durch chemisches Abscheiden auf der Bekeimungsschicht durchgeführt werden. Alternativ kann zur Metallisierang der Vertiefung diese mit einem leitenden Kunststoff, Klebstoff oder Lot gefüllt werden. Die obigen Ausführungen zu den unterschiedlichen Ausführangsbei spielen machen deutlich, dass das erfindungsgemäße Konzept als technisches Anwendungsgebiet im Wesentlichen alle Bereiche der industriellen Fertigung elektronischer Produkte umfasst. Dabei kann das erfindungsgemäße Konzept beispielsweise auf die Integration von Halbleiterchips in Baugruppen gerichtet werden. Es sind jedoch auch Anwendungen realisierbar, bei denen Schaltungssubstrate aus einem nicht-halbleitenden Material, z.B. Glas, verwendet werden. Im Folgenden wird nun auf einige mögliche Abwandlungen des erfindungsgemäßen Konzepts je nach etwaigem Einsatzzweck eingegangen.
So kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bei einem einfachen CMÖS-Wafer mit konventionellen A 1 um i n i um - Ko ntakt flächen oder zusätzlich beschichteten Kontaktflächen eingesetzt werden, wobei ein Verguss, d. h. die Erzeugung des Kunststoffkörpers 10, mittels eines Transfer-Molding- oder Kompression-Molding- Vorgangs erhalten werden kann. Das Kunststoffmaterial kann dabei ein gefülltes Epoxidmaterial sein, das als Flüssigkeit oder Pellet bereitgestellt wird und in der Form ausgehärtet bzw. vernetzt wird. Der Wafer kann bei einem Transfer-Molding-Vorgang auf einem Rand in der Form aufliegen, um beispielsweise beidseitig vergossen werden zu können. Die Dicke der Vergussmasse, d. h. des aufgebrachten Kunststoffkörpers 10, kann beispielsweise in einem Bereich von 30 μπι bis 1000 μτη, bevorzugt im Bereich 100 m bis 300 μηι liegen.
Alternativ kann wiederum ein einfacher CMOS- Wafer (wie im Vorhergehenden) eingesetzt werden, wobei aber anstatt eines Verguss-Vorgangs zumindest einseitig eine Folie auf den Wafer laminiert wird, die die spezifische Materiaikomponente aufweist. Dafür kom- men vielerlei Grandmaterialien (je nach Anwendung) für die Folien in Frage. Produkte mit hohen Zuverlässigkeitsanforderangen können beispielsweise mit Epoxid-Folien laminiert werden. Niedrigpreisige RFID-Chips können beispielsweise in Thermoplast-Folien eingebettet werden, die sich auch in die Chipkartenfertigung integrieren lassen. Das erfindungsgemäße Konzept ist ferner geeignet, um mehrere Funktionselemente bzw. Bauteile innerhalb des Kunststoffkörpers zu stapeln oder um mehrere gehäuste Funktionselemente aufeinanderzustapeln, d. h. um beispielsweise Speicherchips auf Mikroprozessoren zu platzieren. So kann beispielsweise schnell auf veränderte Marktbedingungen reagiert werden. Dies kann beispielsweise bei einem Wechsel des Bauteils (anderer Zulieferer oder höher integrierte Chiptechnologie, d. h. mit kleineren Abmessungen der Chips), erforderlich sein.
Weiterhin kann ein Funktionselement direkt bei der Herstellung eines MID- Trägerelements integriert werden, d. h. entweder als nackter Chip oder als vergossenes Element. In diesem Fall kann die elektrische Kontaktierung mit der Herstellung der Leiterbahnen zusammen erfolgen. Der Chip (das Funktionselement) ist in diesem Fall in dem Baugruppenträger eingebettet. Femer ist es möglich, dass sich auf einem Substrat, wie z.B. einem CMOS-Wafer oder einem Halbleiter- oder Glas-Wafer allgemein passive oder aktive Funktionselemente befinden, wie etwa andere Funktionseiemente in Form von mikroelektronischen Chips, elektronischen Bauteilen, Sensorkomponenten, optischen Elementen oder Schutzkappen. Das erfindungsgemäße Konzept kann dazu dienen, das Ensemble der Elemente zu einer Baugruppe zu verbinden oder auch lötbare Flächen ohne jegliche elektrische Funktionalität zu schaffen, mit denen beispielsweise eine Gehäuseintegration erfolgt, oder ein weiteres externes Funktionselement hinzuzufügen, wie etwa eine optische Linse, die mit dem ersten Funktionselement verbunden wird.
Optional können auch vereinzelte Funktionselemente bzw. Chips verarbeitet werden, indem diese zunächst auf ein Foliensubstrat gebondet werden, um etwa nur eine Selektion als "gut" geprüfter Bauelemente weiterzuver arbeiten. In ärmlicher Weise könnte auch eine verbesserte Fan-Out-Kontaktierung bzw. Kontaktmatrix (d. h. ein Aufweiten des Kontakt- maßes zwischen Chip und Außenwelt) oder auch eine Antennen struktur, z.B. ein Dipol oder eine Spule für einen Transponder, aber auch kapazitive Koppelflächen, realisiert werden.
Die unterschiedlichen Ausf hrungsbeispiele des erfindungsgemäßen Herstellungsverfah- rens und des dadurch erhaltenen in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements liefern eine Reihe von Vorteilen. Verglichen mit einem Gerätepark aus Lithographie, Galvanik-Anlagen, Drahtbondem und/oder Flip-Chip Bondem sind die Kosten für Anschaffung und Betrieb eines Lasersystems vergleichsweise gering und durch die effiziente Prozessierung bei geringem personellem Aufwand schnell amortisiert. So ist häufig bei Chip-J-lersteliernoder Baugruppen-Herstellern bereits eine Laseranordnung vorhanden, mit der visuell lesbare Informationen in Epoxid-Gehäuse eingraviert werden. Ferner kann eine Anlage zur stromlosen Abscheidung von z.B. Nickel/Gold oder Kupfer mit relativ geringem bis mittlerem Aufwand stabil betrieben werden. Somit kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren relativ kostengünstig eingeführt und betrieben wer- den.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Konzept kann das jeweilige Layout zur Erzeugung der Leiterbahnstrukturen dank maskenloser Strukturierung sehr flexibel angepasst werden, wobei Änderungen des Layouts binnen weniger Minuten umgesetzt werden können.
Ferner kann ein CMOS-Wafer direkt ohne elektrochemische Prozessierung oder Drahtbonden verkapselt werden. Zusatzprozesse, die oft nicht bei den Chip-Herstellern verfügbar sind, z.B. aufgrund von Restriktionen im Frontend-Reinraum hinsichtlich Partikelgene- ration und prozessschädlichen Materialien wie Gold und Kupferkönnen entfallen und begünstigen somit weiter die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Femer kann beispielsweise ein einziges (etwas aufwändiger ausgestaltetes) Lasersystem verwendet werden, mit dem alle wesentlichen Herstellungsschritte (Freilegen der Kontaktflächen, Erzeugen der Leiterbahnstrukturen) bis beispielsweise zur Vereinzelung der Funktionselemente durchgeführt werden kann. Dies sind beispielsweise das Bohren der Kontaktlöcher und Strukturieren der Umverdrahtung, sowie nach der Metallisierung dann ggf. das Eingravieren von Informationen und das abschließende Trennen der Chips.
Durch das erfindungsgemäße Konzept können auch fertige Module hergestellt werden, die nicht gelötet werden, sondern Kontaktflächen für Federn, Klemmen oder Nadeln bereitstellen. Auch können Antennen, Dipole, Spulen, etc. etwa für eine drahtlose Kommunikation geformt werden. Solche Module mit Kontaktflächen bzw. Antennen sind z.B. Spcicherkar- ten oder Chipmodule mit Transponderfunktionalität.
Obwohl im Vorhergehenden manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Element einer Vorrichtung oder dessen Ausgestaltung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Entsprechend darzustellende Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt oder als ein Verfahrensschritt selbst beschrieben wurden, stellen auch eine Beschreibung eines entsprechenden Elements, Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfah- rensschritte können durch eine Hardware- Vorrichtung (oder unter Verwendung einer Hardware-Vorrichtung), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderangen können Ausführungsbeispiele der Erfindung oder einzelne Funktionsgruppen, wir z.B. eine Steuerungseinrichtung, in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu- ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzu- wirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerpro- grammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfmdungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerpro- gramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (bei- spielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz- umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt ist.
Ein Ausfuhrungsbeispiel stellt ein Verfahren 100 zur Herstellung einer elektrischen Kon- taktierung für ein genaustes Funktionselement bereit, das ausgebildet sein kann zum Bereitstellen eines in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12, wobei das Funktionselement 12 zumindest eine Kontaktfläche 14, 16 aufweist, und wobei in dem Material des Kunststoffkörpers 10 zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 bis zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 erstreckt, ferner eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist; Freilegen von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch; und Erzeugen einer Leiterbahnstruktur 26, 28, die sich von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 des Funktionselements 12 zu einem zugeordneten Kontaktbereich 26-1 , 28-1 an der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 erstreckt, durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur 26, 28. Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren 200 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement bereit, das ausgebildet sein kann zum Bereitstellen 210 eines in einem Kunststoffkörper 10 zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12, wobei das Funktionselement 12 zumindest eine Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 aufweist, die sich von dem Funktionselement 10 zu einer Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10 erstreckt, und wobei in dem Material des Kunststoffkörpers 10 zumindest in einem Randbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 femer eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist; und Erzeugen 220 einer Leiterbahnstruktur 26, 28 an der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers 10, die mit der zumindest einen Kontaktstruktur 14- 1 , 16-1 des Funktionselements 12 elektrisch verbunden ist, durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur 26, 28. Dabei kann durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Oberfläche 10-1 des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers 10 die Materialkomponente im Bereich der Leiterbahn struktur 26, 28 gezielt freigelegt werden. Dabei können durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Materialkomponente in dem Kunststoffkörper 10 an der Oberfläche metallische Keime zutage treten, indem das die Materialkomponente umgebende Kunststoffmateriai Schicht- und bereichsweise entfernt wird. Alternativ können durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Materialkomponente in dem Kunststoffkörper 10 an der Oberfläche 10-1 metallische Keime zutage treten, indem eine chemische Reaktion der in dem Kunststoffmaterial vorhandenen Materialkomponente bewirkt wird. Das Verfahren weist ferner den Schritt des Metallisierens der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden Materialkomponente versehenen Bereiche 26, 28 auf, um eine metallische Verstärkung 29 der Leiterbahnstruktur 26, 28 zu erhalten, wobei bei dem Metallisieren der Leiterbahnstruktur ein Metallisierungsmaterial auf die im Bereich der Leiterbahnstrukturen freigelegte Materialkomponente chemisch abgeschieden wird.
Dabei weist der Schritt des Bereitstellens eines in einem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselements 12 das Herstellen zumindest eines Teils des Kunststoffkörpers 10 mit dem zumindest teilweise eingebetteten Funktionselement 12 durch Spritzgießen, Spritz- pressen, Kompressionspressen oder Laminieren auf.
Alternativ weist der Schritt des Bereitstellens eines in einem Kunststoffkörper 10 eingebetteten Funktionselements 12 das Bereitstellen eines mit einer Ausnehmung 10-2 versehenen Kunststoffsubstrats 10c, wobei in der Ausnehmung 10-2 des Kunststoffsubstrats 10c das Funktionselement 12 platziert ist; und zumindest teilweises Umgeben des in der Ausnehmung 10-2 platzierten Funktionselements mit einem Vergusskunststoffmaterial lOd, um das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement 12 zu erhalten, wobei in dem auf- oder eingebrachten Vergusskunststoffmaterial zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des resultierenden Kunststoffkörpers 10 bis zu der zumindest einen Kontaktfläche erstreckt, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist, auf. Alternativ weist das Verfahren ein zumindest teilweises Einbetten des Funktionseiements 12 in dem Kunststoffkörper 10 in einem Waferverbund oder als einzelner Halbleiterchip auf , Das Verfahren weist femer das Bereitstellen eines Halbleiter- Wafers 50 mit einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen 12; und zumindest bereiehsweises Aufbringen des Kunststoffmaterials auf zumindest eine Hauptoberfläche des Halbleiter- Wafers 50, um eine Vielzahl von zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebetteter Halbleiterbauelemente in dem Waferverbund zu erhalten, auf.
Das Verfahren weist femer das Erzeugen einer Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen 26, 28, die sich jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 oder Kontaktstruktur 14-1 , 16-1 der Vielzahl von Funktionselementen zu einem zugeordneten Kontaktbereich 26-1, 28-1 an der Oberfläche 10-1 des Kunststoffkörpers erstrecken; und das Zerteilen des Wa- fers, um eine Vielzahl von vereinzelten, in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselementen zu erhalten, auf.
Das Verfahren weist ferner das Freilegen jeweils von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 der Vielzahl von Halbleiterbauelementen 12 durch das Material des Kunststoffkörpers 10 hindurch auf, wobei die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente in Form von metallorganischen oder kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen, Partikeln, Fasern oder Kombinationen daraus in dem Kunststoffkörper vorliegt, wobei das Funktionselement 12 in Form einer Schaltungsanordnung mit einem oder mehreren aktiven oder passiven, elekt- rischen oder elektronischen Bauelementen oder in Form einer Halbleiterschaltungsanord- nung mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen zumindest teilweise in dem Kunststoffkörper eingebettet wird, wobei der Schritt des Freilegens ferner das Erzeugen einer Vertiefung 22, 24 in dem Kunststoffkörper 10 von der Oberfläche desselben zu der zumindest einen Kontaktfläche 14, 16 durch eine Materialentfernung mittels eines Laserablati- onsvorgangs, eines Schmelz- oder Verdampfungsvorgangs, eines mechanischen abrasiven Verfahrens, eines Ultraschallabtragungsvorgangs oder eines chemischen Ätzprozesses aufweist.
Ein weiteres Ausführungsbeispicl stellt ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen Funktionselementen bereit, das ausgebildet sein kann zum Herstellen einer elektrischen Kontaktierang für ein genaustes Funktionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16; und Erzeugen einer weiteren Leiterbahnstruktur an der Oberfläche des Kunststoffkörpers 10 zum elektrischen Verbinden des zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements 12 mit einem weiteren Funktionselement 12a aufweist.
Das Verfahren weist femer den Schritt zum Einbetten des weiteren Funktionselements 12a mit dem Funktionselement 12 in dem Kunststoffkörper; oder Anordnen des weiteren Funktionselements 12a an einen Kontaktbereich 26, 28 an der Oberfläche des Kunststoffkörpers auf.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper 10 eingebettetes Funktionselement, das nach dem oben genannten Verfahren hergestellt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft eine elektrische Baugruppe, die nach dem oben genannten Verfahren hergestellt ist.
Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel schafft ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des oben genannten Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.

Claims

Patentansprüche
Verfahren (100) zur Herstellung einer elektrischen Kontaktiemng für ein genaustes Funktionselement, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines mit einer Ausnehmung (10-2) versehenen Kunststoffsubstrats (10c), wobei in der Ausnehmung (10-2) des Kunststoffsubstrats (10c) das Funktionselement (12) platziert ist; und zumindest teilweises Umgeben des in der Ausnehmung (10-2) platzierten Funktionselements mit einem Vergusskunststoffmateria! (lOd), um das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement (12) zu erhalten, wobei in dem auf- oder eingebrachten Vergusskunststoffmaterial zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des Kunststoffkörpers (10) bis zu der zumindest einen Kontaktfläche (14, 16) erstreckt, femer eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist;
Freilegen von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche (14,
16) durch das Material des Kunststoffkörpers (10) hindurch; und
Erzeugen einer Leiterbahnstruktur (26, 28), die sich von der zumindest einen Kontaktfläche (14, 16) des Funktionselements (12) zu einem zugeordneten Kontaktbereich (26-1 , 28-1) an der Oberfläche (10-1) des Kunststoffkörpers (10) erstreckt, durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur (26, 28).
Verfahren (200) zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung für ein genaustes
Funktionselement, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (210) eines in einem Kunststoffkörper (10) zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements (12), wobei das Funktionselement (12) zumindest eine Kontaktstruktur (14-1 , 16-1) aufweist, die sich von dem Funktionselement (10) zu einer Oberfläche (10-1) des Kunststoffkörpers (10) erstreckt, und wobei in dem
Material des Kunststoffkörpers (10) zumindest in einem Randbereich an der Oberfläche des Kunststoffkörpers (10) ferner eine unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist; und
Erzeugen (220) einer Leiterbahnstruktur (26, 28) an der Oberfläche (10-1) des Kunststoffkörpers (10), die mit der zumindest einen Kontaktstruktur (14-1, 16-1) des Funktionselements (12) elektrisch verbunden ist, durch lokales elektromagnetisches Bestrahlen der Oberfläche des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers im Bereich der zu erzeugenden Leiterbahnstruktur (26, 28).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Oberfläche (10-1) des mit der Materialkomponente versehenen Kunststoffkörpers (10) die Materialkomponente im Bereich der Leiterbahnstruktur (26, 28) gezielt freigelegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Materialkomponente in dem Kunststoffkörper (10) an der Oberfläche metallische Keime zutage treten, indem das die Materialkomponente umgebende Kunststoffmaterial schicht- und bereichsweise entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei durch das lokale elektromagnetische Bestrahlen der Materialkomponente in dem Kunststoffkörper (10) an der Oberfläche (10-1) metallische Keime zutage treten, indem eine chemische Reaktion der in dem Kunststoffmateriai vorhandenen Materialkomponente bewirkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, femer mit folgendem Schritt:
Metallisieren der mit der freigelegten, eine metallische Eigenschaft aufweisenden
Materialkomponente versehenen Bereiche (26, 28), um eine metallische Verstärkung (29) der Leiterbahn struktur (26, 28) zu erhalten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei dem Metallisieren der Leiterbahnstruktur ein Metallisierungsmaterial auf die im Bereich der Leiterbahnstrukturen freigelegte Materialkomponente chemisch abgeschieden wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Bereitstellens eines in einem Kunststoffkörper (10) eingebetteten Funktionselements (12) femer folgenden Schritt aufweist: Herstellen zumindest eines Teils des Kunststoffkörpers (10) mit dem zumindest teilweise eingebetteten Funktionselement (12) durch Spritzgießen, Spritzpressen, Kompressionspressen oder Laminieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Schritt des Bereitstellens eines in einem Kunststoffkörper (10) eingebetteten Funktionselements (12) folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen eines mit einer Ausnehmung (10-2) versehenen Kunststoffsubstrats (10c), wobei in der Ausnehmung (10-2) des Kunststoffsubstrats (10c) das Funktionselement (12) platziert ist; und zumindest teilweises Umgeben des in der Ausnehmung (10-2) platzierten Funktionselements mit einem Vergusskunststoffmaterial (lOd), um das in dem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebettete Funktionselement (12) zu erhalten, wobei in dem auf- oder eingebrachten Vergusskunststoffmaterial zumindest in einem Randbereich, der sich von der Oberfläche des resultierenden Kunststoffkörpers (10) bis zu der zumindest einen Kontaktfläche erstreckt, die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner mit folgendem Schritt: zumindest teilweises Einbetten des Funktionselements (12) in dem Kunststoffkörper (10) in einem Waferverbund oder als einzelner Halbleiterchip.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Halbleiter- Wafers (50) mit einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen (12); und zumindest bereichsweises Aufbringen des Kunststoffmaterials auf zumindest eine Hauptoberfläche des Halbleiter- Wafers (50), um eine Vielzahl von zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper eingebetteter Halbleiterbauelemente in dem Waferverbund zu erhalten.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , ferner mit folgenden Schritten: Erzeugen einer Mehrzahl von Leiterbahnstrukturen (26, 28), die sich jeweils von der zumindest einen Kontaktfläche ( 14, 16) oder Kontaktstruktur (14-1 , 16-1 ) der
Vielzahl von Funktionselementen zu einem zugeordneten Kontaktbereich (26-1, 28-1) an der Oberfläche (10-1) des Kunststoffkörpers erstrecken; und
Zerteilen des Wafers, um eine Vielzahl von vereinzelten, in einem Kunststoffkörper zumindest teilweise eingebetteten Funktionselementen zu erhalten.
13. Verfahren nach Anspruch 12, femer mit folgenden Schritt:
Freilegen jeweils von zumindest einem Teilbereich der zumindest einen Kontaktfläche (14, 16) der Vielzahl von Halbleiterbauelementen (12) durch das Material des Kunststoffkörpers (10) hindurch.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unter Einfluss elektromagnetischer Strahlung eine metallische Eigenschaft annehmende Materialkomponente in Form von metallorganischen oder kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffen, Partikeln, Fasern oder Kombinationen daraus in dem Kunststoffkörper vorliegt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (12) in Form einer Schaltungsanordnung mit einem oder mehreren aktiven oder passiven, elektrischen oder elektronischen Bauelementen oder in Form einer Halbleiterschaltungsanordnung mit einem oder mehreren Halbleiterbauelementen zumindest teilweise in dem Kunststoffkörper eingebettet wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Freilegens femer folgenden Teilschritt aufweist:
Erzeugen einer Vertiefung (22, 24) in dem Kunststoffkörper (10) von der Oberfläche desselben zu der zumindest einen Kontaktiläche (14, 16) durch eine Materialentfernung mittels eines Laserablationsvorgangs, eines Schmelz- oder Verdampfungsvorgangs, eines mechanischen abrasiven Verfahrens, eines Ultraschallabtragungsvorgangs oder eines chemischen Ätzprozesses.
17. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe mit einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen Funktionselementen, mit folgenden Schritten: Herstellen einer elektrischen Kontaktierung für ein gehäustes Funktionselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15; und
Erzeugen einer weiteren Leiterbahnstruktur an der Oberfläche des Kunststoffkör- pers (10) zum elektrischen Verbinden des zumindest teilweise eingebetteten Funktionselements (12) mit einem weiteren Funktionselement (12a).
18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit folgendem Schritt:
Einbetten des weiteren Funktionselements (12a) mit dem Funktionselement (12) in dem Kunststoffkörper; oder
Anordnen des weiteren Funktionselements (12a) an einen Kontaktbereich (26, 28) an der Oberfläche des Kunststoffkörpers.
19. Ein zumindest teilweise in einem Kunststoffkörper (10) eingebettetes Funktionselement, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 16.
20. Elektrische Baugruppe, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18.
21. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
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