WO2016150582A1 - Elektronikmodul mit alphastrahlenschutz für eine getriebesteuereinheit sowie getriebesteuereinheit - Google Patents

Elektronikmodul mit alphastrahlenschutz für eine getriebesteuereinheit sowie getriebesteuereinheit Download PDF

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WO2016150582A1
WO2016150582A1 PCT/EP2016/050952 EP2016050952W WO2016150582A1 WO 2016150582 A1 WO2016150582 A1 WO 2016150582A1 EP 2016050952 W EP2016050952 W EP 2016050952W WO 2016150582 A1 WO2016150582 A1 WO 2016150582A1
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protective layer
protective
transmission control
control unit
electronic module
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Uwe Liskow
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle.
  • the invention relates to an electronic module with a protected against ionizing radiation semiconductor device and a transmission control unit with such an electronic module.
  • Transmission control modules used either inside a
  • Gear housing are arranged as integrated transmission control units or mounted from the outside as add-on modules to the transmission housing.
  • Integrated transmission control units generally have an electronic module with an electronic circuit (so-called transmission control unit, TCU), at least one sensor, at least one plug connection for connection to a vehicle wiring harness and electrical interfaces for actuating actuators.
  • TCU transmission control unit
  • the electronic circuits of the electronic modules can have various components, in particular capacitors, memory,
  • Such a transmission control module is disclosed in DE 10 2011 088 969 AI.
  • Embodiments of the present invention can advantageously make it possible to provide a reliable, robust and / or cost-producible electronic module for a transmission control unit of a motor vehicle and a transmission control unit with such an electronic module.
  • an electronic module for a transmission control unit is proposed.
  • the electronics module has a
  • Printed circuit board element with an electronic circuit, wherein the electronic circuit is arranged on a mounting surface of the printed circuit board element and has at least one ungephasetes semiconductor device, which is arranged with a contact surface on the mounting surface.
  • the electronic circuit is completely covered by a protective compound.
  • the electronic module according to the invention is characterized in particular in that on one of the contact surface oppositely arranged surface of the
  • Semiconductor device is disposed against ionizing radiation, wherein the protective layer has a surface emission rate of alpha radiation, which is less than a surface emission rate of alpha radiation of the protective composition.
  • the protective layer can cover the surface of the semiconductor device over the entire surface or only partially.
  • the protective compound may be provided for protecting the electronic circuit against transmission fluid.
  • unstable nuclides and / or unstable isotopes such as 238 U and / or 234 U, may be included, which can decay in a decay series under emission of ionizing radiation into stable isotopes.
  • Alpha radiation, ie helium nuclei, are emitted.
  • Hits an alpha particle The unhoused semiconductor component may be due to deposition of the energy of the alpha particle in the semiconductor component, for example, to a local, hardware damage, such as for separating a conductor pattern of the semiconductor device (so-called single event effects). Also, about capacitive storage bits in the semiconductor device can be set from 0 to 1 or vice versa. Such software damage is often referred to as a radiation-induced "soft error".
  • Damage to the semiconductor device can be about a use of a
  • High purity protective composition i. a protective compound with little unstable and alpha particles emitting isotopes per volume or
  • Mass unit of the protective mass As a measure of a purity of the protective composition, the surface emission rate of alpha particles can be used, which in units of counts or decay per unit time and area (eg counts / (h cm 2 ) or l / (h cm 2 ) or counts per hora / cm 2 or cph / cm 2 ).
  • the electronic circuit usually also has electronic components which, for example, are insensitive to radiation due to sufficiently large conductor path structures of the component and / or which have their own housing, as may be the case, for example, in so-called "surface mounted devices" or SMD components. Therefore, such components do not necessarily have to be protected against costly radiation by a costly protective compound.
  • a purity or quality of the protective composition of about 0.01 cts / (h cm 2 ) may be sufficient.
  • a circuit pattern of around 40 nm it is possible for a circuit pattern of around 40 nm to have a thickness of less than 0.01 cts / (h cm 2 ) (so-called low-alpha protection mass) and even around 0.001 cts / (h cm 2 ).
  • Electronic module can be provided and production and material costs of the electronic module can be saved or kept low by the local limited use of high purity protective compound.
  • Circuit trace structure of about 90 nm. New generations of these devices may have structures in a range of about 40 nm.
  • the detached from the wafer and in the form of unhoused semiconductor devices isolated circuits are often called Bare- Dies. These are e.g. connected to pin rows by bonding wires and in a mold tool with
  • ICs integrated circuits
  • SMD devices packaged semiconductor devices
  • the bare dies are also provided without housing on the circuit board element, such as a printed circuit board circuit board "
  • PCB printed circuit board
  • HDI-PCB high-density interconnect printed circuit board
  • LTCC low-temperature cofired ceramics
  • HTCC high-temperature cofired ceramics
  • Transmission control unit may e.g. ummoldet or potted with Duroplast as a protective mass.
  • the Molden be replaced by dispensing or spraying, for example, an epoxy resin-based protective compound.
  • an epoxy resin-based protective compound for example, an epoxy resin-based protective compound.
  • epoxy resin-based materials contain unstable mineral fillers that can emit alpha radiation. Alpha radiation arises spontaneously in a statistical process. In a typical electronic module material, alpha particles may have an average range of e.g. around 1 mm. However, they can be stopped by thin layers such as 80 ⁇ thick paper and / or thin plastics and / or metals.
  • the protective layer covers one
  • Central region is bounded by a contacted with at least one exposed bonding wire edge region of the surface.
  • the protective layer is disposed in a region of the surface or covers an area which, within the outer bonding wire as
  • Protective layer can not be in mechanical contact with the bonding wire. This may cause a risk of air bubbles and / or lifting the Bonding wire can be avoided for example by the so-called Kirkendall effect. Overall, such a robust and reliable electronic module can be provided. In contrast, if the semiconductor device, for example by means of solder balls on the
  • the protective layer over the entire surface can cover the surface of the semiconductor device. Even in this case, however, a covering of a flank of the
  • Semiconductor device with the protective layer can be avoided, for.
  • the protective layer has a thickness of at least 20 ⁇ m and at most 2.5 mm.
  • the thickness of the protective layer may be, for example, about 1 mm.
  • the thickness of the protective layer should have at least a value of mean range of alpha particles in the material of the protective layer, so that alpha particles can be reliably absorbed in the protective layer.
  • Alpha radiation of the protective layer is less than or equal to 0.01 cph / cm 2 .
  • the protective layer is light-curing, for example UV-light-curing, and / or thermosetting, for example by infrared radiation.
  • the protective layer can be precrosslinked and / or at least partially cured during manufacture of the electronic module quickly and reliably, so that mixing of the protective compound with the material of the protective layer and direct mechanical contact of the protective compound with the
  • the protective layer comprises epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive, and / or acrylic adhesive.
  • epoxy resin-based material polyacrylate-based material
  • epoxy adhesive epoxy adhesive
  • acrylate adhesive acrylate adhesive
  • acrylic adhesive acrylic adhesive
  • bare-die adhesive by means of which about the contact surface of the semiconductor device on the Mounting surface of the printed circuit board element can be fixed, as
  • ACF Adhesive Film
  • ACA Adhesive Adhesive
  • the electronic module further comprises a protective plate for protecting the semiconductor device against ionizing radiation, wherein the protective plate on the on the surface of the
  • the protective plate can advantageously provide comprehensive protection of the semiconductor component against ionizing radiation and / or further increase the protection.
  • the protective plate has a
  • the protective plate should be made of one
  • the protective layer itself can be made relatively thin in this case and essentially serve for fixing the protective plate.
  • the protective sheet of the material of the protective layer can be prefabricated by molding and curing and fixed on the surface during manufacture of the electronic module.
  • a hardening time of the protective layer can be reduced or eliminated altogether, since mixing of the material of the protective layer and the protective compound by the protective plate can be avoided.
  • Another aspect of the invention relates to a transmission control unit.
  • Transmission control unit has an electronic module, as described above and below, and a carrier plate.
  • the printed circuit board element of the electronic module is arranged with a surface arranged opposite to the mounting surface on the carrier plate, wherein the
  • Transmission control unit is designed to be lapped by a transmission fluid.
  • the transmission control unit may be an integrated transmission control unit or an integrated transmission control unit act, which can be installed within a transmission housing, for example in a motor vehicle.
  • the transmission control unit has a printed circuit board element annularly enclosing printed circuit board and / or a flex foil, wherein the circuit board element is electrically contacted with the printed circuit board and / or the flex foil.
  • Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing an electronic module and / or a transmission control unit, as described above and below.
  • FIG. 1 shows a transmission control unit 10 with an electronic module 12 according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 2A to 5 each show an electronic module according to embodiments of the invention.
  • the transmission control unit 10 has a carrier plate 11, on which a printed circuit board 13 with a recess or recess 15 is attached.
  • the electronic module 12 is arranged so that the circuit board 13, the electronic module 12 encloses substantially annular.
  • Circuit board 13 may include, for example, a PCB board and / or a flex foil for electrically contacting components of the transmission control unit 10 and / or for electrically contacting the electronics module 12. On the circuit board 13 also electronic / electrical components 17 of the transmission control unit 10 are arranged. The components 17 can
  • sensors For example, sensors, connectors, interfaces for driving actuators and / or other components, which may be electrically connected to the circuit board 13.
  • the circuit board 13 is arranged with one side 19 on the support plate 11 and fixed.
  • the printed circuit board 13 may be soldered, glued and / or welded to the carrier plate 11.
  • the electronic module 12 lies with its entire surface 21 on the carrier plate 11.
  • the surface 21 of the electronic module 12 can be a surface 21 of a
  • the carrier plate 11 can in particular serve as a heat sink for the electronic module 12 and / or the transmission control unit 10 and serve to dissipate heat. Also, the electronic module 12 may be soldered, glued and / or welded with the surface 21 on the support plate 11.
  • the circuit board element 14 may include, for example, a PCB board element, an HDI board element, an LTCC substrate, and / or an HTCC substrate.
  • the electronic circuit 18 may e.g. an S MD device, a capacitor, a resistor and / or other electronic components. Furthermore, the electronic
  • Circuit 18 at least one ungephasetes semiconductor device 20 which is arranged and fixed with a contact surface 22 on the mounting surface 16, e.g. glued and / or soldered.
  • the semiconductor device 20 is with
  • bonding wires 24 electrically contacted with the printed circuit board element 14.
  • the bonding wires 24 protrude from an outer surface of the
  • the semiconductor device 20 may, for example, as a "ball grid array” (BGA) device and / or “system in package” ( SiP) and the
  • Contact surface 22 may be electrically contacted via solder balls with the printed circuit board element 14 (eg wafer level package or flip chips).
  • the electronic module 12 is further electrically contacted via bonding wires 23 with the circuit board 13 of the transmission control unit 10.
  • the electronic module 12 may also be connected to the printed circuit board 13 with a suitable other electrical connection, for example via a flex foil.
  • the transmission control unit 10 may comprise a continuous, common printed circuit board 13, on which the components of the electronic module 12 may be arranged.
  • the electronic circuit 18 is completely covered by a protective mass 26 for
  • the bonding wires 23 and / or a region of the printed circuit board 13 adjacent to the electronic module 12 or the electronic components arranged in this region can also be completely covered by the protective compound 26.
  • Protective material 26 can be, for example, a silicone gel, an epoxy resin-based
  • the protective compound 26 may have a surface emission rate of alpha particles of greater than or equal to 0.01 cph / cm 2 .
  • the protective compound 26 can be applied by dispensing, spraying, die-casting, transfer molding and / or pouring, for example. Also, the protective compound 26 can be applied in a Dam & Fill process with two different viscous materials.
  • a protective layer 30 is provided for protecting the surface
  • Semiconductor device 20 against ionizing radiation in particular against
  • the protective layer 30 covers a central region 32 of the surface 28, which is delimited by an edge region 34, in which the bonding wires 24 contact or are arranged on the semiconductor component 20. In other words, that covers
  • Protective layer 30 is not the bonding wires 24 and is only within the
  • Electronic module 12 can be avoided by the Kirkendall effect.
  • the protective layer 30 or the material of the protective layer 30 has a
  • the protective layer 30 may contain, for example, epoxy resin-based material, polyacrylate-based material, epoxy adhesive, acrylate adhesive and / or acrylic adhesive.
  • Alpha particles are absorbed within the protective layer 30.
  • a thickness of the protective layer 30 should therefore be at least in a range of mean free path of alpha particles in the material of the protective layer 30.
  • the thickness of the protective layer 30 may be e.g. at least 20 ⁇ and not more than 2.5 mm. Typically, the thickness of the protective layer 30 may be about 1 mm.
  • FIGS. 2A to 2C show an electronic module 12 according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 2A to 2C illustrate process steps for manufacturing the electronics module 12.
  • the electronics module 12 of FIGS. 2A to 2C may have the same elements and features as the electronics module 12 of FIG. 1.
  • the material of the protective layer 30 is applied to the surface 28 in flowable form with a suitable applicator 29, for example, sprayed and / or poured, as shown in Fig. 2A.
  • the applicator 29 can be moved relative to the semiconductor device 20.
  • the protective layer 30 or the material protective layer 30 may be light-curing and / or thermosetting. After the application of the protective layer 30, it is treated with a suitable curing device 31, e.g. with UV light, with
  • protective layer 30 can be cured by heat
  • a curing time may e.g. around 1
  • fast-curing materials can be used as protective layer 30, such as epoxy, acrylate and / or acrylic adhesive with a heat lamp (Infrared radiation) can be cured as a curing device 31 between 120 and 200 ° C for example, about 5 to 50 seconds.
  • a heat lamp Infrared radiation
  • Protective layer 30 is also a bare-the-adhesive suitable, as he also for
  • Attaching the semiconductor device 20 may be used on the mounting surface 16.
  • the contact surface 22 of the semiconductor device 20 may be used on the mounting surface 16.
  • Semiconductor device 20 are bonded with the bare die adhesive to the mounting surface 16 and on the other hand, the same bare die adhesive than
  • ACF Adhesive Film
  • ACA Adhesive Adhesive
  • the material of the protective layer 30 should in any case be low-alpha or ultra-low-alpha material with a surface emission rate of less than or equal to 0.01 eph / cm 2 .
  • a thermal expansion coefficient (CTE) of the protection layer 30 should be between a CTE of the semiconductor device 20 and a CTE of the CTE
  • Protective mass 26 are. Since the CTE of the protective ground 26 may already be adapted to other components of the electronic circuit 18, due to
  • the CTE of the protective layer 30 can be optimized, e.g. with regard to adhesion of the protective layer 30 to the semiconductor device 20 or adhesion to the protective ground 26. If the protective layer 30 has poorer adhesion to the semiconductor device 20 than to the protection ground 26, the CTE of the protection layer 30 should be closer to the CTE of the semiconductor device 20, to minimize shearing forces and / or to maximize adhesion. When using one ACF or ACA as the protective layer, the associated CTE may already be optimally matched to the CTE of the semiconductor device 20.
  • the protective compound 26 can be applied to the electronic module 12 or to the electronic circuit 18.
  • the protective compound 26 can be applied by dispensing, spraying, die-casting, transfer molding and / or pouring, for example. Also, the protective compound 26 in a Dam &
  • FIG. 3 shows an electronic module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronic module 12 of FIG. 3 may have the same elements and features as the electronic modules 12 of FIGS. 1 to 2C.
  • the electronic module 12 is completely encapsulated with protective compound 26.
  • the electronic module 12 is z: B. Duroplast material encapsulated as protective compound 26 under pressure, wherein the electronic module 12 is completely enclosed by the protective compound.
  • Components of a transmission control unit 10 to be contacted may be potted in protective compound 26, as shown in FIG.
  • the electronic module 12 shown in FIG. 3 can have all the components of the transmission control unit 10 or it can
  • Electronic module 12 of FIG. 3 denote a transmission control unit 10.
  • FIG. 4 shows an electronic module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronic module 12 of FIG. 4 may have the same elements and features as the electronic modules 12 of the preceding figures.
  • the protective layer 30 of the embodiment shown in FIG. 4 has a small thickness of, for example, a few tens of ⁇ and acts as an adhesive layer, by means of which a protective plate 38 is fixed and / or fixed on the surface 28 of the semiconductor device 20 for protection against ionizing radiation.
  • the protective layer 30 may include, for example, bare die adhesives.
  • the protective plate 38 covers at least the central region 32 of the surface 28 of the
  • Semiconductor device 20 from.
  • the protective plate may have a thickness of about 20 ⁇ m to a few mm, typically 1-2 mm.
  • the protective plate 38 may be a ceramic material, metal, a plastic, a duroplastic-based material, an epoxy resin-based material,
  • the ceramic protection plate 38 may be similar to an LTCC Substrate, a low alpha (0.01 cts / (h cm 2 )), an ultra-low alpha (0.001 cts / (h cm 2 )) material, e.g. As thermoset material, and / or be made of printed circuit board material.
  • the protective plate 38 and / or the protective layer 30 has a thermal expansion coefficient (CTE) in a direction parallel to a normal vector of the surface 28 and the mounting surface 16, which is approximately identical to a CTE of the protective compound 26, so that
  • CTE thermal expansion coefficient
  • thermomechanical stresses at an interface to the surface 28 of the semiconductor device 20 can be kept low.
  • FIG. 5 shows an electronic module 12 according to a further embodiment of the invention. Unless otherwise described, the electronic module 12 of FIG. 5 may have the same elements and features as the electronic modules 12 of the preceding figures.
  • SiP system in package
  • Printed circuit board element 14 electrically contacted.
  • the protective layer 30 covers the entire surface 28 of the
  • Semiconductor device 20 i. it can reach up to an outer edge 42 of the
  • Semiconductor device 20 range. To avoid air bubbles and / or failure of the electronic module 12 by solder corrosion, the
  • protective layer 30 may not be disposed on flanks of the semiconductor device 20.
  • a region between contact surface 22 and mounting surface can be encapsulated with protective compound 26, for example.

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Abstract

Es wird ein Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10) sowie eine entsprechende Getriebesteuereinheit (10) vorgeschlagen. Das Elektronikmodul (12) weist ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18) auf, welche auf einer Montagefläche (16) des Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, welches mit einer Kontaktfläche (22) auf der Montagefläche (16) angeordnet ist. Die elektronische Schaltung (18) ist vollständig von einer Schutzmasse (26) bedeckt. Das Elektronikmodul (12) zeichnet sich insbesondere dadurch aus,dass auf einer der Kontaktfläche (22) entgegengesetzt angeordneten Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) eine Schutzschicht (30) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht (30) eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse (26) ist. Dadurch kann das Halbleiterbauelement (20) zuverlässig gegen strahleninduzierte Schäden geschützt werden.

Description

Beschreibung
Elektronikmodul mit Alphastrahlenschutz für eine Getriebesteuereinheit sowie Getriebesteuereinheit
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Elektronikmodul mit einem gegen ionisierende Strahlung geschützten Halbleiterbauelement sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul.
Stand der Technik
Zur Steuerung von Getrieben, insbesondere Automatikgetrieben, in einem Kraftfahrzeug werden elektronische Getriebesteuereinheiten bzw.
Getriebesteuermodule verwendet, die entweder im Inneren eines
Getriebegehäuses als integrierte Getriebesteuereinheiten angeordnet sind oder von außen als Anbaumodule an das Getriebegehäuse montiert werden.
Integrierte Getriebesteuereinheiten weisen in der Regel ein Elektronikmodul mit einer elektronischen Schaltung (sogenannte„transmission control uni , TCU), wenigstens einen Sensor, mindestens eine Steckverbindung zum Anschluss an einen Fahrzeugkabelbaum und elektrische Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren auf.
Die elektronischen Schaltungen der Elektronikmodule können dabei diverse Bauelemente aufweisen, insbesondere Kondensatoren, Speicher,
Leistungsendstufen, Widerstände und/oder Halbleiterchips bzw.
Halbleiterbauelemente. Unter anderem aufgrund von Bauraumbeschränkungen werden für Halbleiterbauelemente sogenannte„Bare- Die- Bauelemente", d.h. ungehäuste Silizium-Bauelemente bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente, eingesetzt. Um die elektronische Schaltungen und/oder die Elektronikmodule der integrierten Getriebesteuereinheiten z.B. gegen diese zumindest teilweise umspülendes Getriebefluid zu schützen, werden die elektronischen Schaltungen und/oder die Elektronikmodule durch eine Schutzmasse bzw. Moldmasse geschützt.
Ein derartiges Getriebesteuermodul ist in der DE 10 2011 088 969 AI offenbart.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein zuverlässiges, robustes und/oder kostengünstig produzierbares Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine Getriebesteuereinheit mit einem derartigen Elektronikmodul bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Elektronikmodul für eine Getriebesteuereinheit vorgeschlagen. Das Elektronikmodul weist ein
Leiterplattenelement mit einer elektronischen Schaltung auf, wobei die elektronische Schaltung auf einer Montagefläche des Leiterplattenelements angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement aufweist, welches mit einer Kontaktfläche auf der Montagefläche angeordnet ist. Die elektronische Schaltung ist vollständig von einer Schutzmasse bedeckt. Das erfindungsgemäße Elektronikmodul zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass auf einer der Kontaktfläche entgegengesetzt angeordneten Oberfläche des
Halbleiterbauelements eine Schutzschicht zum Schutz des
Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse ist. Die Schutzschicht kann dabei die Oberfläche des Halbleiterbauelements vollflächig oder nur teilweise bedecken.
Die Schutzmasse kann etwa zum Schutz der elektronischen Schaltung gegen Getriebefluid vorgesehen sein. In der Schutzmasse können jedoch instabile Nuklide und/oder instabile Isotope, wie z.B. 238U und/oder 234U, enthalten sein, welche in einer Zerfallsreihe unter Emission ionisierender Strahlung in stabile Isotope zerfallen können. Dabei können insbesondere Alphateilchen bzw.
Alphastrahlung, d.h. Heliumkerne, emittiert werden. Trifft ein Alphateilchen auf das ungehäuste Halbleiterbauelement kann es durch Deposition der Energie des Alphateilchens in dem Halbleiterbauelement beispielsweise zu einer lokalen, hardwaremäßigen Schädigung, etwa zum Trennen einer Leiterbahnstruktur, des Halbleiterbauelements kommen (sogenannte Single event effects). Auch können etwa kapazitive Speicherbits in dem Halbleiterbauelement von 0 auf 1 oder umgekehrt gesetzt werden. Eine derartige softwaremäßige Schädigung wird häufig als strahleninduzierter„soft error" bezeichnet.
Eine Möglichkeit der Vermeidung obengenannter strahleninduzierter
Schädigungen des Halbleiterbauelements kann etwa ein Einsatz einer
Schutzmasse mit hoher Reinheit sein, d.h. einer Schutzmasse mit wenig instabilen und Alpha-Teilchen emittierenden Isotopen pro Volumen- bzw.
Masseneinheit der Schutzmasse. Als Maß für eine Reinheit der Schutzmasse kann die Flächenemissionsrate von Alpha-Teilchen herangezogen werden, welche in Einheiten von counts bzw. Zerfällen pro Zeiteinheit und Fläche (z.B. counts/ (h cm2) bzw. l/(h cm2) bzw. counts per hora/cm2 bzw. cph/ cm2) angegeben werden kann. Derartige Schutzmassen können jedoch mit erheblichen Material kosten verbunden sein. Ferner weist die elektronische Schaltung meist auch elektronische Bauelemente auf, welche beispielsweise aufgrund ausreichend großer Leitungsbahnstrukturen des Bauelements strahlenunempfindlich sind und/oder welche ein eigenes Gehäuse aufweisen, wie es beispielsweise bei sogenannten„surface mounted devices" bzw. SMD- Bauelementen der Fall sein kann. Derartige Bauelemente müssen daher nicht zwingend mit einer kostenintensiven Schutzmasse gegen von dieser emittierter Strahlung geschützt werden.
Für z.B. rund 90 nm große Leiterbahnstrukturen kann in der Regel eine Reinheit bzw. Qualität der Schutzmasse von rund 0,01 cts/(h cm2) ausreichend sein. Dagegen kann für rund 40 nm große Leiterbahnstruktur von unter 0,01 cts/(h cm2) (sogenannte low-alpha Schutzmasse) und sogar von rund 0,001 cts/(h cm2)
(sogenannte ultra-low-alpha oder super-low-alpha Schutzmasse) ausgegangen werden. Die Kosten derartiger hochreiner Schutzmassen können, sofern diese überhaupt verfügbar sind, mitunter z.B. doppelt so hoch sein. Ferner sind derartige hochreine Schutzmassen meist nicht in Kombination weiterer
Eigenschaften bzw. weiterer an die Schutzmasse gestellten Anforderungen verfügbar, wie etwa einem spezifischen thermischen Expansionskoeffizienten („coefficient of thermal expansion", CTE) und/oder einer geforderten
Widerstandsfähigkeit gegen z.B. Getriebeöl. Erfindungsgemäß wird durch die Schutzschicht ein direkter mechanischer Kontakt der Schutzmasse mit der Oberfläche des Halbleiterbauelements vermieden. Ferner werden von instabilen Isotopen der Schutzmasse emittierte Alphateilchen in der Schutzschicht absorbiert, so dass eine strahleninduzierte
Schädigung des Halbleiterbauelements vermieden werden kann. Durch die erfindungsgemäße Abschirmung bzw. den Schutz des ungehäusten
Halbleiterbauelements mit Hilfe der Schutzschicht, welche eine kleinere
Flächenemissionsrate von Alphateilchen als die Schutzmasse aufweist, kann so gezielt und lokal begrenzt ein umfassender Schutz des Halbleiterbauelements bereitgestellt werden, ohne dass beispielsweise die komplette elektronische Schaltung mit einer kostenintensiven hochreinen Schutzmasse geschützt werden müsste. Insgesamt kann somit ein zuverlässig arbeitendes und robustes
Elektronikmodul bereitgestellt werden und Produktions- sowie Materialkosten des Elektronikmoduls können eingespart bzw. durch den lokal begrenzten Einsatz hochreiner Schutzmasse gering gehalten werden.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden. Zunehmende Miniaturisierung der elektronischen Schaltung und/oder der Bauelemente der elektronischen Schaltung kann feinere Strukturen im Silizium der Bauelemente bzw. in dem ungehäusten Halbleiterbauelement bedingen, welches beispielsweise einen Mikrocontroller, einen Logik- Baustein und/oder einen Stromregler-ASIC aufweisen kann. Aktuell haben Mikrocontroller- Silizium-Waver bzw. ungehäuste Halbleiterbauelemente bzw. Chips eine
Leiterbahnstruktur von rund 90 nm. Neue Generationen dieser Bauelemente können Strukturen in einem Bereich von rund 40 nm aufweisen. Die aus dem Waver herausgelösten und in Form ungehäuster Halbleiterbauelemente vereinzelten Schaltungen werden häufig Bare- Dies genannt. Diese werden z.B. mit Pin- Reihen durch Bonddrähte verbunden und in einem Mold-Werkzeug mit
Duroplast ummoldet bzw. umgössen. Das Ergebnis sind sogenannte„integrated circuits" (IC's), d.h. gehäuste Halbleiterbauelemente, wie etwa SMD- Bauelemente. Insbesondere zur Herstellung kleiner elektronischer Schaltungen bzw. zur Herstellung kompakter Elektronikmodule werden die Bare-Dies auch ohne Gehäuse auf dem Leiterplattenelement, etwa einem„printed circuit board"
(PCB), einer High-Density-Interconnect- Leiterplatte (HDI-PCB), einem„low- temperature cofired ceramics" (LTCC) Substrat oder einem„high-temperature cofired ceramics" (HTCC) Substrat aufgeklebt, gebondet und/oder aufgelötet. Diese Bauelemente können für den Einsatz in einer Getriebesteuereinheit mit der Schutzmasse und gegebenenfalls mit einem Deckel gegen die Umgebung wie Luft, Öl und/oder Kraftstoff, geschützt werden. Auch die komplette elektronische Schaltung und/oder das Elektronikmodul als Getriebesteuergerät bzw.
Getriebesteuereinheit kann z.B. mit Duroplast als Schutzmasse ummoldet bzw. vergossen werden. In einer neuen Generation von integrierten
Getriebesteuereinheiten kann das Molden durch Dispensen bzw. Aufsprühen, beispielsweise einer epoxidharzbasierten Schutzmasse, ersetzt werden. In jedem Fall können die als Schutzmasse eingesetzten Duroplaste und/oder
epoxidharzbasierten Materialien instabile mineralische Füllstoffe enthalten, welche die Alpha-Strahlung aussenden können. Alpha-Strahlung entsteht dabei spontan in einem statistischen Prozess. In einem typischen Werkstoff eines Elektronikmoduls können Alphateilchen eine mittlere Reichweite von z.B. rund 1 mm aufweisen. Sie können jedoch von dünnen Schichten wie 80 μηη dickes Papier und/oder dünnen Kunststoffen und/oder Metallen aufgehalten werden.
Trifft ein Alphateilchen ein Halbleiterbauelement mit einer Leiterbahnstruktur von rund 40 nm, so können, wie oben beschrieben, hardwaremäßige und/oder softwaremäßige Schädigungen des Halbleiterbauelements auftreten. Derartige Schädigungen können wiederum eine Fehlfunktion des Elektronikmoduls zur Folge haben.
Durch die erfindungsgemäße Abschirmung des ungehäusten
Halbleiterbauelements durch die Schutzschicht kann in vorteilhafter Weise eine eingesetzte Menge einer kostenintensiven, hochreinen Schutzmasse gering gehalten werden. Die elektronische Schaltung kann so mit einer Schutzmasse mit einer Flächenemissionsrate von z.B. größer oder gleich 0,1 cts/(h cm2) umfassend geschützt werden, was mit einer erheblichen Kostenersparnis verbunden sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bedeckt die Schutzschicht einen
Zentralbereich der Oberfläche des Halbleiterbauelements, wobei der
Zentralbereich von einem mit wenigstens einem freiliegenden Bonddraht kontaktierten Randbereich der Oberfläche begrenzt ist. Mit anderen Worten ist die Schutzschicht in einem Bereich der Oberfläche angeordnet bzw. deckt diese einen Bereich ab, welcher innerhalb des außenliegenden Bonddrahtes als
Verbindungsbond zum Leiterplattenelement liegen kann, so dass die
Schutzschicht nicht in mechanischem Kontakt mit dem Bonddraht stehen kann. Dadurch kann eine Gefahr von Lufteinschlüssen und/oder ein Abheben des Bonddrahtes etwa durch den sogenannten Kirkendall- Effekt vermieden werden. Insgesamt kann so ein robustes und zuverlässig arbeitendes Elektronikmodul bereitgestellt werden. Ist dagegen das Halbleiterbauelement z.B. mittels Lötkügelchen an der
Kontaktfläche elektrisch mit dem Leiterplattenelement verbunden, so kann die Schutzschicht vollflächig die Oberfläche des Halbleiterbauelements bedecken. Auch in diesem Fall sollte jedoch ein Bedecken einer Flanke des
Halbleiterbauelements mit der Schutzschicht vermieden werden, um z.B.
Lufteinschlüsse zwischen der Kontaktfläche und der Montagefläche und/oder einen durch Lotkorrosion bedingten Ausfall des Elektronikmoduls zu vermeiden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzschicht eine Dicke von wenigstens 20 μηη und höchstens 2,5 mm auf. Die Dicke der Schutzschicht kann beispielsweise rund 1 mm betragen. Die Dicke der Schutzschicht sollte wenigstens einen Wert einer mittleren Reichweite von Alphateilchen in dem Material der Schutzschicht aufweisen, so dass Alphateilchen zuverlässig in der Schutzschicht absorbiert bzw. gestoppt werden können. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Flächenemissionsrate von
Alphastrahlung der Schutzschicht kleiner oder gleich 0,01 cph/ cm2. Dadurch kann eine Schädigung des Halbleiterbauelements durch Zerfall von in dem Material der Schutzschicht enthaltenen instabilen Isotopen vermieden werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzschicht lichthärtend, z.B. UV-lichthärtend, und/oder wärmehärtend, z.B. durch Infrarotstrahlung.
Dadurch kann die Schutzschicht während der Fertigung des Elektronikmoduls schnell und zuverlässig vorvernetzt und/oder zumindest teilweise ausgehärtet werden, so dass eine Vermischung der Schutzmasse mit dem Material der Schutzschicht sowie ein direkter mechanischer Kontakt der Schutzmasse mit der
Oberfläche des Halbleiterbauelements vermieden werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzschicht epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber, und/oder Acrylkleber auf. Derartige Materialien können
insbesondere im Hinblick auf eine schnelle Aushärtung vorteilhaft sein, wodurch etwa Herstellungskosten eingespart werden können. Auch Bare-Die-Kleber, mithilfe derer etwa die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements auf der Montagefläche des Leiterplattenelements fixiert sein kann, können als
Schutzschicht auf die Oberfläche des Halbleiterbauelements aufgetragen werden. Derartige Klebstoffe werden häufig als„Anisotropie Conductive Film (ACF)" oder„Anisotropie Conductive Adhesive" (ACA) bezeichnet und können sich durch eine hohe Reinheit bezüglich Alphastrahlen emittierender Isotope auszeichnen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Elektronikmodul ferner eine Schutzplatte zum Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung auf, wobei die Schutzplatte auf der auf der Oberfläche des
Halbleiterbauelements angeordneten Schutzschicht angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Schutzschicht zum Befestigen der Schutzplatte auf dem
Halbleiterbauelement dienen. Die Schutzplatte kann in vorteilhafter Weise einen umfassenden Schutz des Halbleiterbauelements gegen ionisierende Strahlung bereitstellen und/oder den Schutz weiter erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzplatte ein
Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber auf. Die Schutzplatte sollte aus einem
Material gefertigt sein, welches eine hohe Reinheit bezüglich Alphastrahlen emittierenden Isotopen hat. Die Schutzschicht selbst kann in diesem Fall verhältnismäßig dünn ausgebildet werden und im Wesentlichen zur Fixierung der Schutzplatte dienen. Beispielsweise kann die Schutzplatte aus dem Material der Schutzschicht durch Formen und Aushärten vorgefertigt werden und während der Fertigung des Elektronikmoduls auf der Oberfläche befestigt werden.
Dadurch kann etwa eine Aushärtezeit der Schutzschicht verringert werden oder vollständig entfallen, da ein Vermischen des Materials der Schutzschicht und der Schutzmasse durch die Schutzplatte vermieden werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Getriebesteuereinheit. Die
Getriebesteuereinheit weist ein Elektronikmodul, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, und eine Trägerplatte auf. Das Leiterplattenelement des Elektronikmoduls ist mit einer der Montagefläche entgegengesetzt angeordneten Fläche auf der Trägerplatte angeordnet, wobei die
Getriebesteuereinheit dazu ausgeführt ist, von einem Getriebefluid umspült zu werden. Mit anderen Worten kann es sich bei der Getriebesteuereinheit um eine integrierte Getriebesteuereinheit bzw. ein integriertes Getriebesteuergerät handeln, welches innerhalb eines Getriebegehäuses z.B. in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Getriebesteuereinheit eine das Leiterplattenelement ringförmig umschließende Leiterplatte und/oder eine Flexfolie auf, wobei das Leiterplattenelement elektrisch mit der Leiterplatte und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls und/oder einer Getriebesteuereinheit, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Getriebesteuereinheit 10 mit einem Elektronikmodul 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2A bis 5 zeigen jeweils ein Elektronikmodul gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende
Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Getriebesteuereinheit 10 weist eine Trägerplatte 11 auf, auf der eine Leiterplatte 13 mit einer Ausnehmung bzw. Aussparung 15 befestigt ist. In der Aussparung 15 ist das Elektronikmodul 12 angeordnet, so dass die Leiterplatte 13 das Elektronikmodul 12 im Wesentlichen ringförmig umschließt. Die
Leiterplatte 13 kann etwa eine PCB-Platte und/oder eine Flexfolie zur elektrischen Kontaktierung von Komponenten der Getriebesteuereinheit 10 und/oder zur elektrischen Kontaktierung des Elektronikmoduls 12 aufweisen. Auf der Leiterplatte 13 sind ferner elektronische/elektrische Komponenten 17 der Getriebesteuereinheit 10 angeordnet. Die Komponenten 17 können
beispielsweise Sensoren, Stecker, Schnittstellen zum Ansteuern von Aktuatoren und/oder andere Bauelemente sein, welche mit der Leiterplatte 13 elektrisch verbunden sein können.
Die Leiterplatte 13 ist mit einer Seite 19 auf der Trägerplatte 11 angeordnet und fixiert. Beispielsweise kann die Leiterplatte 13 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein. Im Bereich der Ausnehmung 15 liegt das Elektronikmodul 12 mit einer Fläche 21 vollflächig auf der Trägerplatte 11 auf.
Die Fläche 21 des Elektronikmoduls 12 kann dabei eine Fläche 21 eines
Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 bezeichnen. Die Trägerplatte 11 kann insbesondere als Kühlkörper für das Elektronikmodul 12 und/oder die Getriebesteuereinheit 10 dienen und zum Abführen von Wärme dienen. Auch das Elektronikmodul 12 kann mit der Fläche 21 auf die Trägerplatte 11 gelötet, geklebt und/oder geschweißt sein.
Das Leiterplattenelement 14 kann etwa ein PCB-Leiterplattenelement, ein HDI- Leiterplattenelement, ein LTCC-Substrat und/oder ein HTCC-Substrat aufweisen.
Auf einer der Fläche 21 des Leiterplattenelements 14 des Elektronikmoduls 12 entgegengesetzt angeordneten Montagefläche 16 des Leiterplattenelements 14 ist eine elektronische Schaltung 18 angeordnet. Die elektronische Schaltung 18 kann z.B. ein S MD- Bauelement, einen Kondensator, einen Widerstand und/oder andere elektronische Bauelemente aufweisen. Ferner weist die elektronische
Schaltung 18 wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement 20 auf, welches mit einer Kontaktfläche 22 auf der Montagefläche 16 angeordnet und befestigt ist, z.B. geklebt und/oder gelötet. Das Halbleiterbauelement 20 ist mit
freiliegenden Bonddrähten 24 elektrisch mit dem Leiterplattenelement 14 kontaktiert. Die Bonddrähte 24 ragen dabei von einer Außenfläche des
Halbleiterbauelements 20 und/oder von der Montagefläche 16 ab, weshalb die Bonddrähte 24 als„freiliegend" erachtet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann das Halbleiterbauelement 20 z.B. als„Ball Grid Array" (BGA) Baustein und/oder„System in Package" (SiP) ausgeführt sein und die
Kontaktfläche 22 kann über Lötkügelchen mit dem Leiterplattenelement 14 elektrisch kontaktiert sein (z.B. Waver Level Package oder Flip Chips). Das Elektronikmodul 12 ist ferner über Bonddrähte 23 mit der Leiterplatte 13 der Getriebesteuereinheit 10 elektrisch kontaktiert. Das Elektronikmodul 12 kann jedoch auch mit einer geeigneten anderen elektrischen Verbindung, z.B. über eine Flexfolie, mit der Leiterplatte 13 verbunden sein. Ferner kann das
Leiterplattenelement 14 des Elektronikmoduls 12 Teil der Leiterplatte 13 sein. Mit anderen Worten kann die Getriebesteuereinheit 10 eine durchgehende, gemeinsame Leiterplatte 13 aufweisen, auf welcher die Komponenten des Elektronikmoduls 12 angeordnet sein können. Die elektronische Schaltung 18 ist vollständig von einer Schutzmasse 26 zum
Schutz gegen äußere Einflüsse und/oder Getriebefluid bedeckt. Auch die Bonddrähte 23 und/oder ein an das Elektronikmodul 12 angrenzender Bereich der Leiterplatte 13 bzw. die in diesem Bereich angeordneten elektronische Bauteile können vollständig von der Schutzmasse 26 bedeckt sein. Die
Schutzmasse 26 kann beispielsweise ein Silikongel, ein epoxidharzbasiertes
Material und/oder einen Schutzlack enthalten. Die Schutzmasse 26 kann eine Flächenemissionsrate von Alphateilchen von größer oder gleich 0,01 cph/ cm2 aufweisen. Die Schutzmasse 26 kann etwa durch Dispensen, Aufsprühen, Druckgussspritzen, Transfer- Molden und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Auch kann die Schutzmasse 26 in einem Dam & Fill-Verfahren mit zwei unterschiedlich viskosen Werkstoffen aufgetragen werden.
Auf einer der Kontaktfläche 20 entgegengesetzt angeordneten Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 ist eine Schutzschicht 30 zum Schutz des
Halbleiterbauelements 20 gegen ionisierende Strahlung, insbesondere gegen
Alphastrahlung bzw. Alphateilchen, angeordnet. Die ionisierende Strahlung kann durch Zerfall von in der Schutzmasse 26 enthaltenen instabilen Isotopen freigesetzt bzw. emittiert werden. Die Schutzschicht 30 bedeckt dabei einen Zentralbereich 32 der Oberfläche 28, welcher von einem Randbereich 34 begrenzt ist, in welchem die Bonddrähte 24 das Halbleiterbauelement 20 kontaktieren bzw. angeordnet sind. Mit anderen Worten bedeckt die
Schutzschicht 30 nicht die Bonddrähte 24 und ist nur innerhalb der
außenliegenden Bonddrähte 24 auf die Oberfläche 28 aufgetragen, so dass Lufteinschlüsse an den Bonddrähten 24 und/oder etwa ein Ausfall des
Elektronikmoduls 12 durch den Kirkendall- Effekt vermieden werden können.
Die Schutzschicht 30 bzw. das Material der Schutzschicht 30 weist eine
Flächenemissionsrate von Alphateilchen auf, welche kleiner als die Flächenemissionsrate von Alphateilchen der Schutzmasse 26 ist. Beispielsweise kann die Flächenemissionsrate der Schutzschicht kleiner oder gleich 0,01 cph/ cm2. Die Schutzschicht 30 kann beispielsweise epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber enthalten.
Um umfassenden Schutz gegen Alphateilchen bieten zu können, sollten
Alphateilchen innerhalb der Schutzschicht 30 absorbiert werden. Eine Dicke der Schutzschicht 30 sollte daher wenigstens in einem Bereich einer mittleren freien Weglänge von Alphateilchen in dem Material der Schutzschicht 30 liegen. Die Dicke der Schutzschicht 30 kann z.B. wenigstens 20 μηη und höchstens 2,5 mm betragen. Typicherweise kann die Dicke der Schutzschicht 30 rund 1 mm betragen.
Fig. 2A bis 2C zeigen ein Elektronikmodul 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere illustrieren die Fig. 2A bis 2C Prozessschritte zur Herstellung des Elektronikmoduls 12. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der Fig. 2A bis 2C dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie das Elektronikmodul 12 der Fig. 1.
Im Zentralbereich 32 zwischen den Bonddrähten 24 bzw. dem Randbereich 34, in welchem die Bonddrähte 24 das Halbleiterbauelement 20 kontaktieren, wird das Material der Schutzschicht 30 auf die Oberfläche 28 in fließfähiger Form mit einer geeigneten Auftragvorrichtung 29 aufgetragen, beispielsweise aufgesprüht und/oder aufgegossen, wie in Fig. 2A gezeigt. Die Auftragvorrichtung 29 kann dabei relativ zum Halbleiterbauelement 20 bewegt werden.
Die Schutzschicht 30 bzw. das Material Schutzschicht 30 kann lichthärtend und/oder wärmehärtend sein. Nach dem Auftragen der Schutzschicht 30 wird diese mit einer geeigneten Aushärtevorrichtung 31 z.B. mit UV-Licht, mit
Infrarotstrahlung und/oder in einem Wärmeofen zumindest teilweise ausgehärtet, wie in Fig. 2B gezeigt. Aushärten mit UV-Licht ist z. B. bei polyacrylatbasiertem Material als Schutzschicht 30 möglich. Epoxidharzbasiertes Material als
Schutzschicht 30 kann dagegen durch Wärme ausgehärtet werden,
beispielsweise in einem Wärmeofen. Eine Aushärtedauer kann z.B. rund 1
Stunde bei 120°C für typische Epoxidharze betragen. Alternativ können schnellhärtende Materialien als Schutzschicht 30 eingesetzt werden, wie z.B. Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber, die mit einer Wärmelampe (Infrarotstrahlung) als Aushärtevorrichtung 31 zwischen 120 und 200 °C über z.B. rund 5 bis 50 Sekunden ausgehärtet werden können. Als Material für die
Schutzschicht 30 ist ferner ein Bare-die- Kleber geeignet, wie er auch zum
Befestigen des Halbleiterbauelements 20 auf der Montagefläche 16 zum Einsatz kommen kann. Vorteilhafter Weise kann zum einen die Kontaktfläche 22 des
Halbleiterbauelements 20 mit dem Bare-Die-Kleber auf die Montagefläche 16 aufgeklebt werden und zum anderen kann derselbe Bare-Die-Kleber als
Schutzschicht 30 auf die Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20
aufgetragen werden. Derartige Bare-Die-Kleber werden häufig als„Anisotropie Conductive Film" (ACF) bzw.„Anisotropie Conductive Adhesive" (ACA) bezeichnet.
Das Material der Schutzschicht 30 sollte in jedem Fall low-alpha oder ultra-low- alpha Material mit einer Flächenemissionsrate von kleiner oder gleich 0,01 eph/ cm2 sein.
Ein thermischer Expansionskoeffizient (CTE) der Schutzschicht 30 sollte zwischen einem CTE des Halbleiterbauelements 20 und einem CTE der
Schutzmasse 26 liegen. Da der CTE der Schutzmasse 26 bereits auf andere Bauteile der elektronischen Schaltung 18 angepasst sein kann, die wegen
Unempfindlichkeit gegen Alphastrahlen nicht zwingend eine zusätzliche
Schutzschicht benötigen, kann der CTE der Schutzschicht 30 optimiert werden, z.B. im Hinblick auf eine Haftung der Schutzschicht 30 am Halbleiterbauelement 20 oder auf Haftung an der Schutzmasse 26. Wenn die Schutzschicht 30 eine schlechtere Haftung am Halbleiterbauelement 20 als an der Schutzmasse 26 hat, sollte der CTE der Schutzschicht 30 näher am CTE des Halbleiterbauelements 20 liegen, um Scherkräfte zu minimieren und/oder die Adhäsion zu maximieren. Bei Verwendung eins ACF oder ACA als Schutzschicht kann der zugehörige CTE bereits optimal auf den CTE des Halbleiterbauelements 20 abgestimmt sein.
Nach dem zumindest teilweisen Aushärten der Schutzschicht 30 kann, wie in Fig. 2C gezeigt, die Schutzmasse 26 auf das Elektronikmodul 12 bzw. auf die elektronische Schaltung 18 aufgetragen werden. Die Schutzmasse 26 kann etwa durch Dispensen, Aufsprühen, Druckgussspritzen, Transfer- Molden und/oder Aufgießen aufgetragen werden. Auch kann die Schutzmasse 26 in einem Dam &
Fill-Verfahren mit zwei unterschiedlich viskosen Werkstoffen aufgetragen werden. Fig. 3 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der Fig. 3 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der Fig. 1 bis 2C.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Elektronikmodul 12 vollständig mit Schutzmasse 26 vergossen. Das Elektronikmodul 12 ist mit z:B. Duroplastmaterial als Schutzmasse 26 unter Druck vergossen, wobei das Elektronikmodul 12 vollständig von der Schutzmasse umschlossen ist.
Über Verbindungsdrähte 36 kann das Elektronikmodul 12 mit weiteren
Komponenten einer Getriebesteuereinheit 10 kontaktiert sein. Auch kann die gesamte Getriebesteuereinheit 10 wie in Fig. 3 gezeigt in Schutzmasse 26 vergossen sein, d.h. das in Fig. 3 gezeigte Elektronikmodul 12 kann sämtliche Komponenten der Getriebesteuereinheit 10 aufweisen bzw. kann das
Elektronikmodul 12 der Fig. 3 eine Getriebesteuereinheit 10 bezeichnen.
Fig. 4 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der Fig. 4 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der vorangegangenen Figuren.
Die Schutzschicht 30 der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform weist eine geringe Dicke von beispielsweise wenigen zehn μηη auf und fungiert als Klebeschicht, mit Hilfe derer eine Schutzplatte 38 zum Schutz gegen ionisierende Strahlung auf der Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 fixiert und/oder befestigt ist. Die Schutzschicht 30 kann etwa Bare-Die-Kleber enthalten. Die Schutzplatte 38 deckt dabei zumindest den Zentralbereich 32 der Oberfläche 28 des
Halbleiterbauelements 20 ab.
Um ausreichend Schutz gegen ionisierende Strahlung und insbesondere gegen Alphateilchen zu bieten, kann die Schutzplatte eine Dicke von rund 20 μηη bis einige mm, typischerweise 1-2 mm, aufweisen. Die Schutzplatte 38 kann ein Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material,
polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder Acrylkleber aufweisen. Z.B. kann die Schutzplatte 38 aus Keramik ähnlich einem LTCC- Substrat, einem low-alpha (0,01 cts/(h cm2)), einem ultra-low-alpha(0,001 cts/(h cm2)) Material, z. B. Duroplast-Material, und/oder aus Leiterplattenmaterial gefertigt sein.
Vorzugsweise weist die Schutzplatte 38 und/oder die Schutzschicht 30 einen thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) in einer Richtung parallel zu einem Normalenvektor der Oberfläche 28 bzw. die Montagefläche 16 auf, welcher annähernd identisch zu einem CTE der Schutzmasse 26 ist, so dass
thermomechanische Spannungen an einer Grenzflache zur Oberfläche 28 des Halbleiterbauelements 20 gering gehalten werden können.
Fig. 5 zeigt ein Elektronikmodul 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben kann das Elektronikmodul 12 der Fig. 5 dieselben Elemente und Merkmale aufweisen wie die Elektronikmodule 12 der vorangegangenen Figuren.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement 20 als„Ball Grid Array" (BGA) Baustein und/oder„System in Package" (SiP) ausgeführt und die Kontaktfläche 22 ist über Lötkügelchen 40 mit dem
Leiterplattenelement 14 elektrisch kontaktiert.
Die Schutzschicht 30 überdeckt dabei die gesamte Oberfläche 28 des
Halbleiterbauelements 20, d.h. sie kann bis zu einer Außenkante 42 des
Halbleiterbauelements 20 reichen. Um Lufteinschlüsse und/oder einen Ausfall des Elektronikmoduls 12 durch Lotkorrosion zu vermeiden, sollte die
Schutzschicht 30 jedoch nicht an Flanken des Halbleiterbauelements 20 angeordnet sein. Ein Bereich zwischen Kontaktfläche 22 und Montagefläche kann etwa mit Schutzmasse 26 vergossen werden. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend",
„umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Elektronikmodul (12) für eine Getriebesteuereinheit (10), aufweisend:
ein Leiterplattenelement (14) mit einer elektronischen Schaltung (18), wobei die elektronische Schaltung (18) auf einer Montagefläche (16) des
Leiterplattenelements (14) angeordnet ist und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement (20) aufweist, welches mit einer Kontaktfläche (22) auf der Montagefläche (16) angeordnet ist;
wobei die elektronische Schaltung (18) vollständig von einer Schutzmasse (26) bedeckt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer der Kontaktfläche (22) entgegengesetzt angeordneten Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) eine Schutzschicht (30) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung angeordnet ist, wobei die Schutzschicht (30) eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung aufweist, welche geringer als eine Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzmasse (26) ist.
2. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1,
wobei die Schutzschicht (30) einen Zentralbereich (32) der Oberfläche (28) des Halbleiterbauelements (20) bedeckt,
wobei der Zentralbereich (32) von einem mit wenigstens einem freiliegenden Bonddraht (24) kontaktierten Randbereich (34) der Oberfläche (28) begrenzt ist.
3. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die Schutzschicht (30) eine Dicke von wenigstens 20 μηη und höchstens 2,5 mm aufweist.
4. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Flächenemissionsrate von Alphastrahlung der Schutzschicht (30) kleiner oder gleich 0,01 cph/cm2 ist.
5. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Schutzschicht (30) lichthärtend und/oder wärmehärtend ist.
6. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die Schutzschicht (30) epoxidharzbasiertes Material, polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber, und/oder
Acrylkleber enthält.
7. Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, ferner aufweisend:
eine Schutzplatte (38) zum Schutz des Halbleiterbauelements (20) gegen ionisierende Strahlung,
wobei die Schutzplatte (38) auf der auf der Oberfläche (28) des
Halbleiterbauelements (20) angeordneten Schutzschicht (30) angeordnet ist.
8. Elektronikmodul (12) gemäß Anspruch 7,
wobei die Schutzplatte (38) ein Keramikmaterial, Metall, einen Kunststoff, ein duroplastbasiertes Material, ein epoxidharzbasiertes Material,
polyacrylatbasiertes Material, Epoxidkleber, Acrylatkleber und/oder
Acrylkleber aufweist.
9. Getriebesteuereinheit (10), aufweisend:
ein Elektronikmodul (12) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, und eine Trägerplatte (11),
wobei das Leiterplattenelement (14) des Elektronikmoduls (12) mit einer der Montagefläche (16) entgegengesetzt angeordneten Fläche (21) auf der Trägerplatte (11) angeordnet ist,
wobei die Getriebesteuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, von einem
Getriebefluid umspült zu werden.
10. Getriebesteuereinheit (10) gemäß Anspruch 9,
wobei die Getriebesteuereinheit (10) eine das Leiterplattenelement (14) ringförmig umschließende Leiterplatte (13) und/oder eine Flexfolie aufweist, wobei das Leiterplattenelement (14) elektrisch mit der Leiterplatte (13) und/oder der Flexfolie kontaktiert ist.
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