Beschreibung
UMSPRITZTES BAUELEMENT MIT EINER MEMS KOMPONENTE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Mechanisch unempfindliche Halbleiterbauelemente werden in der Regel rationell durch Molden gehaust, wobei in einem
Moldverfahren, z.B. einem Transfermoldverfahren eine
entsprechende Kunststoffmasse um den Chip gepresst und ausgehärtet wird. Mechanisch empfindliche Chips mit
filigranen oder beweglichen Strukturen, wie beispielsweise MEMS-Bauelemente, würden dabei jedoch in ihrer Funktion gestört oder gar irreversibel beschädigt. Bauelemente, die mechanisch empfindliche Komponenten wie beispielsweise MEMS Komponenten enthalten, können daher nur dann mittels eines Transfermoldverfahrens verkapselt werden, wenn die MEMS Komponente gegen mechanische Beschädigung geschützt wird, bevor sie unter normalerweise hohem Druck durch Molden umpresst wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauelement mit einer MEMS Komponente anzugeben, das einen einfachen Schutz gegen
Umwelteinflüsse aufweist und die einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements sind weiteren
Ansprüchen zu entnehmen.
Für ein Bauelement, das eine MEMS Komponente und eine
mechanisch weniger empfindliche Chipkomponente umfasst, wird
vorgeschlagen, die zwei oder mehr Komponenten auf einem
Träger anzuordnen und das gesamte Bauelement mit einer
Moldmasse zu verkapseln, so dass zumindest die Oberseite des Trägers und die Seitenfläche der Chip- und der MEMS
Komponente von der Moldmasse bedeckt sind. Während die
Chipkomponente direkt und ungeschützt auf dem Träger montiert ist, wird die MEMS Komponente unter einer Halbschale
angeordnet, die auf dem Träger so aufsitzt, dass zwischen Träger und Halbschale ein Hohlraum entsteht, der zum Träger hin geschlossen ist und die MEMS Komponente aufnehmen kann. Der Träger weist innere und äußere elektrische
Anschlussflächen auf, wobei die MEMS und die Chipkomponente mit den inneren Anschlussflächen verbunden sind. Die äußeren Anschlussflächen sind von der Moldmasse unbedeckt
beziehungsweise frei zugänglich.
Das Bauelement mit der MEMS Komponente und der oder den
Chipkomponenten kann eine funktionale Einheit bilden und ein Modul darstellen. Es kann daher zusammenwirkende und auf die Erfüllung einer Funktion ausrichtete Komponenten umfassen.
Durch die Anordnung der MEMS Komponente unter der Halbschale kann der Träger als Gehäusedeckel für die Halbschale benutzt werden, so dass eine vollständige Häusung der MEMS Komponente entfällt. Durch die Anordnung der MEMS Komponente in dem
Hohlraum, der durch die ausreichend stabile Halbschale und den Träger gebildet ist, kann das Bauelement sicher durch Transfermolden verkapselt werden ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der MEMS Komponente besteht.
In einer Ausführungsform ist der Träger mehrschichtig aus einem elektrisch isolierenden Material aufgebaut und weist nach oben weisende innere Anschlussflächen und nach unten
weisende äußere Anschlussflächen auf. Im Inneren des
mehrschichtigen Trägers ist zumindest eine Verdrahtungsebene vorgesehen, die mit den inneren und äußeren Anschlussflächen mittels erster Durchkontaktierungen verbunden sind.
In einer Ausführung sind die Chipkomponente und die unter einer Halbschale angeordnete MEMS Komponente auf der
Oberfläche (Oberseite) des Trägers angeordnet. In dieser Ausführung ist die Moldmasse auf dem Träger so aufgebracht, dass zumindest die Oberseite des Trägers und die
Seitenflächen von Chip- und MEMS Komponenten von der
Moldmasse bedeckt sind.
Die vom Träger weg weisenden Oberseiten der Chip- Komponenten und der Halbschale über der MEMS Komponente können ebenfalls von Moldmasse bedeckt sein. Möglich ist es jedoch auch, zumindest eine Oberseite von Chip- Komponente oder Halbschale bündig mit der Moldmasse abschließen zu lassen. Dies ist insbesondere für solche Komponenten möglich, die an der
Oberseite keine mechanisch empfindlichen Strukturen aufweisen oder gegen Umwelteinflüsse wie beispielsweise korrosive
Angriffe empfindlicher Strukturen aufweisen.
In einer Ausführungsform stellt die Halbschale eine
Gehäusewanne dar, wie sie beispielsweise für SMD-Gehäuse verwendet wird. Die Gehäusewanne weist einen Gehäuseboden auf, der innere und äußere Kontakte besitzt und im Bauelement nun nach oben weist. Hier und im Folgenden wird die relative Anordnung „oben" auf einen „unten" angeordneten Träger bezogen und weist in Richtung der Komponenten vom Träger weg.
In dieser Ausführungsform wird die MEMS Komponente nicht direkt auf dem Träger, sondern in das Innere der Gehäusewanne
montiert und elektrisch leitend mit den dort vorgesehenen inneren Kontakten verbunden. Die äußeren Kontakte der
Gehäusewanne, die über zweite Durchkontaktierungen durch den Gehäuseboden mit den inneren Kontakten verbunden sind, werden mittels Bonddrähten mit den inneren Anschlussflächen des Trägers verbunden. Die SMD-Kontakte (=äußere Kontakte) der Gehäusewanne sind hier also zweckentfremdet als
Kontaktstellen für das Drahtbonden eingesetzt. Zum Schutz der Bonddrähte ist die Moldmasse dann in einer entsprechenden Dicke aufgebracht, dass die Gehäusewanne und die Bonddrähte vollständig von der Moldmasse eingeschlossen und geschützt sind. Die Chipkomponente, die üblicherweise eine geringere Höhe als die Gehäusewanne aufweist, ist ebenfalls vollständig von der Moldmasse bedeckt.
Die Gehäusewanne ist fest mit der Oberseite des Trägers verbunden, wobei unterschiedliche Verbindungstechniken geeignet sind. In einfacher Weise kann die Gehäusewanne mittels eines Klebers auf dem Träger befestigt sein. Ist die KlebstoffSchicht vollständig auf der Unterkante der
Gehäusewanne aufgebracht, so kann durch die Verklebung der Hohlraum zwischen Gehäusewanne und Träger dabei gleichzeitig ausreichend dicht verschlossen werden, so dass zum einen die Moldmasse während des Moldprozesses nicht in den Hohlraum eindringen kann und dass zum anderen eine ausreichend feste mechanische Verbindung zwischen Gehäusewanne und Träger besteht .
In einer Ausführung wird die MEMS Komponente in der
Gehäusewanne über elastische metallische Federelemente mit dem Gehäuseboden verbunden. Die elastischen Federelemente garantieren eine spannungsarme Befestigung der MEMS
Komponente, auf die danach bestenfalls noch die Federspannung
der Federelemente einwirken kann. Die Federelemente können als Blattfedern ausgebildet sein, die mit einem Ende auf dem Gehäuseboden aufliegen und deren anderes Ende zum Beispiel stufenförmig so abgebogen ist, dass es zum Gehäuseboden einen lichten Abstand aufweist. Dieses Ende ist auch mit der MEMS Komponente befestigt. Die metallischen Federelemente
gewährleisten eine ausreichend feste mechanische Verbindung und stellen gleichzeitig den elektrischen Kontakt zu den inneren Kontakten der Gehäusewanne her. Die metallischen Federelemente können außerdem in einer zum Gehäuseboden parallelen Ebene abgeknickt sein, so dass sie nicht nur eine elastische Auslenkung in vertikaler Richtung zum Gehäuseboden ausüben können, sondern auch in der Aufhängungsebene
elastisch auslenkbar sind.
In einer Ausführungsform weist das Bauelement eine Öffnung auf, die einen Medienzutritt zu den MEMS Komponenten unter der Halbschale erlaubt. Die Öffnung kann dabei durch den Träger hindurch gehen und so von unten einen Zutritt zu dem Hohlraum schaffen. Möglich ist es auch, die Öffnung von oben durch die Halbschale hindurch zu führen. Bedeckt die
Moldmasse die Halbschale von oben, so ist die Öffnung auch durch die Moldmasse hindurch geführt.
Eine Öffnung durch den Träger hindurch kann bereits vor dem Bestücken mit den Komponenten vorhanden sein. Eine Öffnung in der Halbschale kann ebenfalls vor oder nach der Verkapselung und dem Molden erzeugt werden. In der Ausführungsform, in der die Oberseite der Halbschale von Moldmasse unbedeckt bleibt, kann die Öffnung in der Halbschale auch bereits vor der
Montage vorgesehen sein und ist dann ohne jede weitere
Maßnahme gegenüber dem Moldprozess geschützt.
Ein Medienzutritt zu der MEMS Komponente ist dann erforderlich, wenn eine Wechselwirkung der MEMS Komponente mit einem Umgebungsparameter gewünscht ist, wie es
beispielsweise für einen Sensor erforderlich ist. Auch eine als Mikrofon ausgebildete MEMS Komponente kann über diese
Öffnung angesprochen werden und einen Schalleinlass erlauben. Entsprechendes gilt für eine als Luftdrucksensor ausgebildete MEMS Komponente. In einer Ausführungsform des Bauelements besteht die
Halbschale aus einem Material oder weist eine Bauform auf, die gegenüber einem Transfermoldingprozess mechanisch nicht beständig ist. In diesem Fall kann trotzdem Transfermolden zum Verkapseln eingesetzt werden, wenn die Moldmasse so aufgebracht und um das Bauelement herum gespritzt wird, dass die nach oben weisende Hauptfläche der Halbschale von der Moldmasse unbedeckt bleibt. Dabei wird die nach oben weisende Hauptfläche der Halbschale vorzugsweise eben gewählt und schließt dann bündig mit der Oberfläche der Moldmasse ab. Dies hat den Vorteil, dass der beim Transfermolden
eingesetzte Druck nicht auf die Oberseite der Halbschale einwirken, die die größte Fläche darstellt, sondern nur auf die Seitenwände, die aufgrund ihrer geringeren Fläche eine größere Stabilität gegenüber dem Moldverfahren aufweisen. In dieser Ausführungsform kann dann das Material der Halbschale aus einem Polymer bestehen oder ein Polymer umfassen.
In anderen Ausführungen besteht die Halbschale aus einem mechanisch stabileren Material, welches ausgewählt ist aus Keramik, Halbleitermaterial, Metall, Glas oder Kunststoff, sowie einem Verbundmaterial, welches eines der genannten Materialien umfasst. Die Halbschale kann mehrschichtig sein, um verschiedene Eigenschaften der Einzelschichten miteinander
zu kombinieren, beispielsweise elektrische Isolator¬ eigenschaften mit mechanisch stabilem Material, elektrisch leitende Eigenschaften mit elektrisch isolierendem Material oder elektromagnetisch schirmende Eigenschaften zusammen mit elektrisch isolierenden Eigenschaften.
Die Befestigung der Halbschale erfolgt mittels einer
Klebstoffschicht , die auf dem Träger so aufgebracht ist, das ein geschlossener Hohlraum zwisehen der Halbschale und dem Träger ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Träger ein Leadframe, der eine flächig ausgebildete Insel aufweist. Die Fläche der Insel ist zumindest so groß bemessen, dass sie zusammen mit einer darauf aufgeklebten Halbschale einen geschlossenen Hohlraum ausbildet, in dem dann die MEMS
Komponente eingeschlossen ist. Die Verkapselung mit Moldmass umschließt den gesamten Leadframe derart, dass lediglich die die äußeren Anschlussflächen bildenden Anschlussfahnen des Leadframe frei bleiben. Die Moldmasse wird dann sowohl von oben auf das Bauelement als auch von unten auf den Leadframe aufgepresst. In einer Ausführungsform ragen dann nur noch di Anschlussleitungen oder Anschlussbeine des Leadframe aus der Moldmasse heraus.
Ein Leadframe als Träger hat den Vorteil, dass er
kostengünstig herstellbar ist und direkt ohne weitere
Maßnahmen die Leiterbahnen und Lötflächen bzw. die inneren und äußeren Anschlussflächen zur Kontaktierung von
Chipkomponente und MEMS Komponente zur Verfügung stellt. Ein Leadframe ist auch dann von Vorteil, wenn das primäre
Optimierungsziel des Bauelements nicht auf einen minimalen Flächenbedarf ausgerichtet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die MEMS Komponente direkt auf die inneren Anschlussflächen des Trägers montiert. Dies kann in einem SMD-Verfahren oder durch Bump-Verbindungen oder durch Kleben mit elektrisch leitfähigem Kleber erfolgen.
In einer Ausführungsform ist die MEMS Komponente als Sensor oder als Mikrofon ausgebildet. In dieser Ausführung ist dann die bereits genannte Öffnung in der Halbschale oder im Träger ausgebildet .
Gemäß einer Ausführung ist die Chipkomponente ein Bare Die, ein gehäustes aktives oder passives Bauelement oder ein anderes, gegenüber einem Transfermoldprozess beständiges elektrisches Bauelement.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Parallel dazu wird auch das Verfahren zur Herstellung des Bauelements beschrieben. Die Figuren sind schematisch
ausgeführt und nicht maßstabsgetreu, so dass den Figuren weder absolute noch relative Maßangaben zu entnehmen sind. Einzelne Teile der Figuren können zum besseren Verständnis vergrößert oder verkleinert dargestellt sein. Figur 1 zeigt im schematischen Querschnitt ein gekapseltes Bauelement mit unten liegender Öffnung,
Figur 2 zeigt ein Bauelement mit oben liegender Öffnung, Figur 3 zeigt ein Bauelement, bei dem die MEMS Komponente auf dem Träger befestigt ist,
Figur 4 zeigt ein Bauelement, bei dem die Moldmasse bündig mit der Oberkante der Halbschale abschließt,
Figuren 5 bis 8 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Bauelements gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel ,
Figuren 9 bis 11 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Bauelements gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel .
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die MEMS Komponente MK in einer Gehäusewanne einer als SMD-Gehäuse ausgebildeten Halbschale HS befestigt ist. Die elektrische und mechanische Befestigung der MEMS Komponente MK in der Gehäusewanne erfolgt über metallische Federelemente. Diese sind beispielsweise stufenförmig gebogene und vorzugsweise in einer Richtung parallel zum Gehäuseboden abgebogene
metallische Streifen ausgebildet. Die metallischen
Federelemente kontaktieren in einer ersten Ebene der Stufe die inneren Kontakte KI der Gehäusewanne und in einer zweiten Ebene im Abstand zum Boden der Gehäusewanne die MEMS
Komponente MK. Letztere kann über Bumps mit den
Federelementen verbunden sein.
Die Halbschale HS, beziehungsweise die Gehäusewanne ist kopfüber auf einem Träger T aufgeklebt, so dass sie einen Hohlraum CV mit dem Träger T einschließt. Über die
elastischen Federelemente FE ist die MEMS Komponente
elastisch innerhalb des Hohlraums CV so aufgehängt, dass mechanisch empfindliche Teile nicht in direktem Kontakt zum Träger oder zur Gehäusewanne stehen.
Weiterhin ist auf der Oberfläche des Trägers zumindest eine Chipkomponente CK montiert, beispielsweise ein Halbleiter¬ bauelement. Das Halbleiterbauelement kann ein ASIC zur
Kontrolle der MEMS Komponente sein. In der dargestellten Ausführung ist auf der Oberseite einer ersten Chipkomponente CK1 eine zweite Chipkomponente CK2 mit geringerer
Querschnittsfläche aufgeklebt.
In der Figur 1 sind sämtliche elektrischen Verbindungen der Chipkomponenten und der MEMS Komponente über Bonddrähte WB vorgenommen. Die äußeren Kontakte KA der Gehäusewanne sind beispielsweise mit inneren Anschlussflächen AFI des Trägers über einen ersten Bonddraht WB verbunden (in der Figur links dargestellt) . Ein zweiter Bonddraht verbindet einen weiteren äußeren Kontakt KA der Gehäusewanne HS mit einem Kontakt der ersten Chipkomponente CK1. Ein weiterer Bonddraht WB verbindet die erste Chipkomponente CK1 mit der darauf
befestigten zweiten Chipkomponente CK2. Ein weiterer Bonddraht verbindet die erste Chipkomponente mit einer weiteren inneren Anschlussfläche AFI des Trägers T. Sämtliche
Komponenten des Bauelements 1 sind nun über Bonddrähte mit¬ einander verschaltet. Daher genügt es, einen einschichtigen Träger T vorzusehen, bei dem erste Durchkontaktierungen DK1 die inneren Anschlussflächen mit dem auf der gegenüber- liegenden Seite angeordneten äußeren Anschlussflächen AFA verbinden .
Alternativ ist es auch möglich, die Verschaltung der
Komponenten über eine Verdrahtungsebene im Träger T
vorzusehen, der dann mehrschichtig ausgebildet sein kann.
In der gezeigten Ausführung ist die MEMS Komponente ein Sensor für z.B. Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und
LuftZusammensetzung oder ein Mikrofon, und bedarf daher einer Öffnung OE für einen Medienzutritt, die hier durch den Träger T ins Innere des Hohlraums CV geführt ist. Die MEMS Komponente kann auch als anderer Sensor ausgebildet sein, z.B. für Magnetfelder, und benötigt dann keine Öffnung.
Das Bauelement 1 kann weitere hier nicht gezeigte Chip¬ komponenten CK oder weitere MEMS Komponenten MK umfassen. Das gesamte Bauelement ist von der Oberseite her mit einer
Moldmasse MM verkapselt, die hier die Oberfläche des Trägers bedeckt und über allen Chip- und MEMS Komponenten so dick aufgebracht ist, dass sämtliche Oberflächen und die Bond¬ drähte verkapselt sind. Über ein Transfermoldverfahren wird die Moldmasse MM mit einer Raumform versehen, die würfel- oder quaderförmig ausgebildet ist. Sämtliche äußeren
Anschlussflächen AFA sind auf der Unterseite des Bauelements 1 angeordnet, und dienen zur elektrischen Verbindung des Bauelements mit einer äußeren Schaltungsumgebung.
Die Moldmasse MM ist vorzugsweise ein duroplastisches
Polymer, welches zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und zur Erhöhung der elektrischen Isolation vorzugsweise mit einem elektrisch isolierenden Füllstoff gefüllt ist.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der im
Unterschied zu Figur 1 die MEMS Komponente MK über eine normale Bump-Verbindung BUl mit den Innenkontakten KI einer als Gehäusewanne ausgebildeten Halbschale HS verbunden ist. Außerdem ist die Öffnung OE zur Ermöglichung eines
Medienzutritts in den Hohlraum CV von oben durch Moldmasse und Gehäusewanne geführt. Die Öffnung OE kann in einem ersten Verfahrensschritt durch die Moldmasse geführt werden, wobei
ein entsprechender Ausschnitt der Oberfläche der Gehäusewanne frei gelegt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird dann die Öffnung durch den Boden der Gehäusewanne geführt. Dazu bieten sich mechanische Ablationsverfahren oder
Bohrverfahren sowie mit Einschränkungen auch chemische und physikalische Ätzverfahren an.
Bei einem sogenannten „Tape-Assisted Mold" Verfahren kann eine Oberfläche des zu ummoldenden Bauelements frei gehalten werden. Dies kann dazu genützt werden, dann den Bereich der Oberfläche des Bauelements bzw. der MEMS Komponente
freizuhalten, die für die Öffnung vorgesehen ist.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die MEMS Komponente MK direkt auf dem Träger T über zweite Bump-
Verbindungen BU2 elektrisch und mechanisch befestigt ist. Die MEMS Komponente ist unter einer Halbschale HS eingeschlossen, die auf der Oberfläche des Trägers aufgeklebt ist. Die
Halbschale kann aus einem einheitlichen mechanisch stabilen Material bestehen oder ist als mehrschichtiger Verbund ausgeführt. In dieser Ausführung ist eine von oben durch Moldmasse und Halbschale HS geführte Öffnung OE von Vorteil. Eine von unten durch den Träger T geführte Öffnung ist aber nicht ausgeschlossen.
In dieser Ausführungsform ist eine elektrische Kontaktierung der MEMS Komponente MK nur von unten durch den Träger
möglich. Daher erfolgt die Verdrahtung vorzugsweise innerhalb des Trägers T mittels einer Verdrahtungsebene VE. Die
Chipkomponente CK kann wie dargestellt mit einem Bonddraht WB kontaktiert sein. Möglich ist es jedoch auch, die
Chipkomponente CK als SMD-Komponente auf den Träger T aufzu löten .
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, für die eine Halbschale HS aus mechanisch weniger stabilem Material eingesetzt werden kann. Anordnung von Chipkomponenten und MEMS Komponente erfolgt wie in der Ausführung nach der Figur 3. Um die mechanisch weniger stabile Halbschale HS nicht durch den Transfermoldprozess zu belasten, wird die Moldmasse MM nur bis zur Oberkante der Halbschale aufgespritzt, so dass die Oberseite der Halbschale bündig mit der Oberfläche der
Moldmasse MM abschließt. Auch hier ist die Öffnung OE durch die Halbschale geführt. Alternativ kann die Öffnung auch durch den Träger in den Hohlraum geführt werden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen Ausführungsformen, die auf eine geringe Bauelementhöhe hin optimiert sind. In dieser
Ausführung kann es ratsam sein, die Chipkomponente mit geringer Bauhöhe auszuführen oder ein Stapeln von
Chipkomponenten zu vermeiden, wie es in den Figuren der Fall ist. Ausreichend dünne Chipkomponenten können aber dennoch übereinander gestapelt und elektrisch miteinander verbunden werden.
Figuren 5 bis 8 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung des Bauelements im schematischen Querschnitt. Figur 5 zeigt die Komponenten des Bauelements getrennt voneinander, insbesondere einen mehrschichtigen Träger T, eine Chipkomponente CK, eine MEMS Komponente MK und eine als Gehäusewanne ausgebildete Halbschale HS. Figur 6 zeigt eine Verfahrensstufe, bei der die MEMS Komponente innen auf den Boden der Gehäusewanne HS aufgebondet ist, beispielsweise mit elektrisch leitfähigem Kleber oder mittels Lot oder Bump- Verbindungen . Die Chipkomponente kann ebenfalls aufgebondet, oder aufgeklebt sein. Dargestellt ist eine mittels SMD-
Verfahren befestigte Chipkomponente CK. Die Halbschale wird anschließend auf der Oberfläche des Trägers T aufgeklebt, so dass ein Hohlraum zwischen Träger und Halbschale entsteht, in dem die MEMS Komponente MK angeordnet und sicher
eingeschlossen ist. Die elektrische Verbindung der MEMS Komponente mit dem Träger T erfolgt über Bonddrähte, die innere Anschlussflächen AFI mit äußeren Kontakten auf der Oberseite der Halbschale HS verbinden. Figur 8 zeigt die Anordnung nach der Durchführung eines
Transfermoldprozesses , bei dem eine Moldmasse MM so auf die Oberfläche des Bauelements aufgepresst wird, dass sämtliche Komponenten inklusive der Bonddrähte vollständig in der
Moldmasse eingebettet sind. Anschließend kann eine Öffnung OE erzeugt werden, die je nach Anwendungsfall von oben durch
Moldmasse und Halbschale HS oder von unten durch den Träger in den Hohlraum CV geführt werden kann. Alternativ kann die Öffnung in der Halbschale vorbereitet gewesen sein wird dann beim Molden frei gehalten.
Figuren 9 bis 11 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Bauelements 1 gemäß einer zweiten
Verfahrensvariante. Als Träger T wird hier ein Leadframe LF eingesetzt, welches z.B. aus einem strukturierten
beziehungsweise gestanzten Blechstreifen besteht. Im
Wesentlichen weist der Leadframe innenliegende Kontakte auf, die mit nach außen weisenden Anschlussfahnen verbunden sind. Die innen liegenden Anschlussflächen dienen zur Kontaktierung von Chipkomponenten CK und der MEMS Komponente MK. Alternativ kann die Unterseite des Leadframe bündig mit der Moldmasse abschließen. Auf diese Weise kann ein mittels SMD Verfahren verarbeitbares Bauelement erhalten werden.
Figur 9 zeigt die Komponenten getrennt voneinander. Die MEMS Komponente MK wird wieder innen in eine als Gehäusewanne eines SMD-Gehäuses ausgebildete Halbschale HS eingesetzt und dort elektrisch und mechanisch mit den Innenkontakten der Halbschale verbunden. Die Chipkomponente CK kann direkt auf den Träger T, beziehungsweise dessen entsprechende inneren Anschlussflächen aufgebondet werden, beispielsweise durch Kleben oder Löten. Die Halbschale mit der darin befestigten MEMS Komponente wird auf eine inselförmig ausgebildete
Anschlussplatte des Leadframe so aufgeklebt, dass die
Gehäusewanne von der inseiförmigen Anschlussfläche des
Leadframes verschlossen wird. Die elektrische Kontaktierung der Halbschale HS und damit der MEMS Komponente erfolgt über Bonddrähte WB, die die äußeren Kontakte KA mit entsprechenden Anschlussflächen auf dem Leadframe verbinden. Figur 10 zeigt die Anordnung auf dieser Verfahrensstufe.
Im nächsten Schritt wird das gesamte Bauelement, also der Leadframe, die darauf befestigten Komponenten inklusive der Bonddrähte mit einer Moldmasse in einem Transfermoldprozess umspritzt, so dass nur die äußeren Anschlüsse des Trägers, die hier als Anschlussfahnen des Leadframe ausgebildet sind, aus der Moldmasse herausragen. Die Anschlussfahnen des
Leadframe können anschließend noch nach unten gebogen werden, um eine einfachere Montage des Bauelements 1 auf einer
Platine oder einer anderen äußeren Schaltungsumgebung zu vereinfachen .
Nicht dargestellt ist das Vorsehen einer Öffnung, die wieder von oben durch die Moldmasse und den Gehäuseboden der
Gehäusewanne gebohrt werden kann. Möglich ist es jedoch auch, einen Medienzutritt zu dem Hohlraum unter der Gehäusewanne
von unten zu schaffen, indem von unten durch die Moldmasse und den inseiförmigen Abschnitt des Leadframe gebohrt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele und die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr lassen sich in einzelnen Figuren dargestellte
Merkmale mit anderen Merkmalen aus anderen Figuren
kombinieren. So kann in praktisch jedem Ausführungsbeispiel die Öffnung entweder von oben durch die Halbschale oder von unten durch den Träger geführt werden. In den meisten
Ausführungsbeispielen kann die Befestigung der MEMS
Komponente in einer Gehäusewanne unabhängig vom
Ausführungsbeispiel auf unterschiedliche Arten erfolgen, die jede für sich in unterschiedlichen Beispielen beschrieben wurden. Die genaue Ausführung der Gehäusewanne ist ebenfalls nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt, solange sie innere und äußere Kontakte aufweist, die über zweite Durchkontaktierungen miteinander verbunden sind. Möglich ist es auch, in der Gehäusewanne Verdrahtungsebenen vorzusehen. Die Halbschale, die als Gehäusewanne ausgebildet sein kann, ist vorzugsweise auf dem Träger aufgeklebt, was aber andere entsprechende dichte Befestigungsformen nicht ausschließt. Die Kontaktierung der Gehäusewanne mit dem Träger erfolgt vorzugsweise über Bonddrähte. Die Befestigung und elektrische Kontaktierung der Chipkomponente ist ebenfalls unabhängig von der Erfindung und kann über Bonden, Kleben oder Draht- kontaktierung erfolgen. Die Moldmasse kann eine beliebige Masse sein, die in einem Transfermoldprozess oder einem ähnlichen Prozess einsetzbar ist und die für das Bauelements die gewünschten Eigenschaften bezüglich Härte,
Durchlässigkeit für Feuchtigkeit und Chemikalien, elektrische Isolation, Wärmeleitfähigkeit und Alterungsbeständigkeit aufweist .
Eine weitere zu optimierende Eigenschaft kann der thermische Ausdehnungskoeffizient der Masse sein, der vorzugsweise an den der Komponenten angepasst ist, um unnötige Spannungen beim Härten der Moldmasse zu vermeiden. Das Bauelement kann eine beliebige Anzahl von Chipkomponenten aufweisen, die nebeneinander auf dem Träger angeordnet sein können, oder die, bei entsprechend niedriger Bauform, übereinander gestapelt sind. Dabei ist eine nach oben hin abnehmende Grundfläche von Vorteil, da es dann einfacher möglich ist, die im Stapel unten liegenden Chipkomponenten zu
kontaktieren .
Bezugs zeichenliste
1 Bauelement
T Träger
AFI, AFA innere und äußere elektrische Anschlussflächen
CK Chipkomponente
MK MEMS Komponente
HS Halbschale
MM Moldmasse
VE Verdrahtungsebene
DK1 erste Durchkontaktierungen (durch den Träger)
DK2 zweite Durchkontaktierungen (durch die Halbschale)
KI, KA innere und äußere Kontakte
WB Bonddrähte
FE metallische Federelemente
OE Öffnung in Träger oder Halbschale
LF Leadframe
AL KlebstoffSchicht
LFI Insel
CV Hohlraum (unter Halbschale)
BU Bumpverbindung