DE102005015455B4 - Kunststoffgehäuse und Halbleiterbauteil mit derartigem Kunststoffgehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses - Google Patents

Kunststoffgehäuse und Halbleiterbauteil mit derartigem Kunststoffgehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses Download PDF

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Abstract

Kunststoffgehäuse (1) eines Halbleiterbauteils (2) mit einer nicht elektrisch leitenden Kunststoffgehäusemasse (21), die einen Kunststoff (10) und darin verteiltes Einlagerungsmaterial (25) aufweist,wobei Kunststoffaußenflächen (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) auf einer Unterseite (4) angeordnete Außenkontaktflächen (5) mit Außenkontakten (6) aufweisen, undwobei die übrigen Kunststoffaußenflächen (3) von einer ersten und zweiten geschlossenen Metalllage (12, 13) bedeckt sind in der Weise, dass an der Oberfläche (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) freiliegende isoliert voneinander angeordnete elektrisch leitende Einlagerungen (9) von den beiden geschlossenen Metalllagen (12, 13) umschlossen und auf diese Weise miteinander elektrisch verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kunststoffgehäuse und ein Halbleiterbauteil mit derartigem Kunststoffgehäuse, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses. Das Kunststoffgehäuse weist Kunststoffaußenflächen auf. Auf einer Unterseite des Kunststoffgehäuses sind Außenkontaktflächen angeordnet, auf denen Außenkontakte angebracht sind.
  • Derartige Kunststoffgehäuse haben den Nachteil, dass darin eingepackte Halbleiterstrukturen elektromagnetischen Störfeldern ausgesetzt sind, da Kunststoffmaterialien nicht in der Lage sind, die empfindlichen Halbleiterstrukturen gegen derartige Störfelder abzuschirmen und somit nicht immer die EMV-Normen (elektro-magnetische Verträglichkeitsnormen) erfüllen.
  • Aus der Druckschrift WO 2004/004006 A1 ist ein Kunststoffgehäuse bekannt, in dem Abschirmfolien angeordnet sind, die innerhalb einer Kunststoffgehäusemasse sowohl auf der aktiven Oberseite eines Halbleiterchips, als auch auf der passiven Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind, um die empfindlichen integrierten Schaltungen des Halbleiterchips vor elektromagnetischen Streufeldern zu schützen. Die Anordnung von an den Halbleiterchip geometrisch angepassten Abschirmfolien innerhalb eines Kunststoffgehäuses erfordert eine aufwendige, kostenintensive Fertigungstechnik, die nicht immer zum erwünschten Abschirmschutz führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kunststoffgehäuse anzugeben, das zuverlässig gegen elektromagnetische Störfelder abschirmt und kostengünstig hergestellt werden kann. Ferner soll die Abschirmung ohne großen fertigungstechnischen Aufwand an unterschiedliche Kunststoffgehäusegeometrien anpassbar sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Gemäß Anspruch 1 wird ein Kunststoffgehäuse eines Halbleiterbauteils mit einer nicht elektrisch leitenden Kunststoffgehäusemasse, die einen Kunststoff und darin verteiltes Einlagerungsmaterial aufweist, geschaffen. Kunststoffaußenflächen der Kunststoffgehäusemasse weisen auf einer Unterseite angeordnete Außenkontaktflächen mit Außenkontakten auf. Die übrigen Kunststoffaußenflächen sind von einer ersten und zweiten geschlossenen Metalllage bedeckt in der Weise, dass an der Oberfläche der Kunststoffgehäusemasse freiliegende isoliert voneinander angeordnete elektrisch leitende Einlagerungen von den beiden geschlossenen Metalllagen umschlossen und auf diese Weise miteinander elektrisch verbunden sind.
  • Dieses Kunststoffgehäuse hat den Vorteil, dass es von einer geschlossenen Metallschicht bedeckt ist, die perfekt die in dem Kunststoffgehäuse eingebetteten, empfindlichen integrierten Schaltungen entsprechender Halbleiterchips vor elektromagnetischer Streustrahlung schützt. Dabei ist die Struktur, die Anordnung und die Anzahl der Kunststoffaußenflächen des Kunststoffgehäuses beliebig variierbar, da die geschlossene Metallschicht auf alle freiliegenden, elektrisch leitenden Einlagerungen eines Kunststoffgehäuses aufgebracht werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass das Metall der geschlossenen Metallschicht frei wählbar ist, so dass für eine Abschirmung von magnetischen Feldern vorzugsweise Nickel-, Eisen- oder Kobalt-Metallschichten auf den freiliegenden, elektrisch leitenden Einlagerungen der Grenzschicht abgeschieden werden können. Für eine Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Wellen sind insbesondere gut leitende Metalle, wie Kupfer für die geschlossene Metallschicht einsetzbar. In diesem Fall ist es von Vorteil, die geschlossene Metallschicht an ein Massepotential anzuschließen, um eine sichere Abschirmung gegenüber elektro-magnetischen Störquellen zu erreichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind die freiliegenden, elektrisch leitenden Einlagerungen der Grenzschicht von einer wenige Nanometer dicken ersten Metalllage bedeckt. In einer derartigen wenige Nanometer dicken Metalllage wird der Übergang von den isoliert angeordneten freiliegenden, elektrisch leitfähigen Einlagerungen des Kunststoffes des Gehäuses zu einer geschlossenen, abdeckenden, festen Metalllage geschaffen, die für ein Abscheiden einer weit dickeren metallischen Abschirmschicht in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann. Diese erste, wenige Nanometer dicke Metalllage kann mittels eines Sputter-Verfahrens aufgebracht werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die erste Metalllage von einer einige Mikrometer dicken zweiten Metalllage bedeckt ist. Diese zweite Metalllage kann mittels chemischer oder galvanischer Abscheidung auf die erste Metalllage aufgebracht werden. Diese Abscheideverfahren haben gegenüber einer Plasmaabscheidung oder einer Sputter-Abscheidung den Vorteil, dass sie die erste Metalllage richtungsunabhängig, d.h. isotrop verstärken können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die freiliegenden, elektrisch leitenden Einlagerungen in der Grenzschicht Spaltprodukte von Metallkomplexen. Derartige Metallkomplexe können von metallorganischen Verbindungen oder von anorganischen metallhaltigen Komplexen gebildet sein. Bei den anorganischen metallhaltigen Komplexen handelt es sich vorzugsweise um Komplexsalze, während bei metallorganischen Verbindungen der organische Rest vorzugsweise ein Monomer einer organischen Verbindung aufweist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die freiliegenden, elektrisch leitenden Einlagerungen der Grenzschicht metallische Nanopartikel auf. Vorzugweise können diese Nanopartikel auch aus Kohlenstoff aufgebaut sein, und in Form von Fullerenen vorliegen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauteile, die ein Kunststoffgehäuse, gemäß der obigen Ausführung aufweisen. Ein derartiges Halbleiterbauteil mit einem Kunststoffgehäuse weist auf seiner Unterseite ein Verdrahtungssubstrat auf, das in seinem Randbereich mindestens eine großflächige Außenkontaktfläche aufweist, die mit der Oberseite des Verdrahtungssubstrats und mit der die Kunststoffgehäusemasse bedeckenden, geschlossenen Metallschicht elektrisch verbunden ist. Eine derartige großflächige Außenkontaktfläche auf der Unterseite des Verdrahtungssubstrats kann mit einem dort angeordneten Außenkontakt in Verbindung stehen, der seinerseits mit einem Massepotential verbunden ist. Somit ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die geschlossene Metallschicht auf den Oberseiten des Kunststoffgehäuses mit einem Massepotential zur Abschirmung der innerhalb der Kunststoffgehäusemasse eingebetteten, empfindlichen integrierten Schaltungen mit einem Massepotential elektrisch verbunden.
  • Entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen des Kunststoffgehäuses, weist auch das Halbleiterbauteil in seiner Kunststoffgehäusemasse metallorganische Verbindungen auf, deren metallische Bestandteile in der Grenzschicht freiliegen und von einer geschlossenen Metalllage bedeckt sind. Wie oben beschrieben, können diese freiliegenden, von einer geschlossenen Metalllage bedeckten metallischen Bestandteile elektrisch leitende Kohlenstoff-Nanopartikel, vorzugsweise Fullerene aufweisen, die der Kunststoffgehäusemasse vor ihrer Verarbeitung zugemischt wurden.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses mit Kunststoffaußenflächen, das auf einer Unterseite angeordnete Außenkontaktflächen mit Außenkontakten aufweist, ist durch die nachfolgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet. Zunächst wird ein Polymer mit einem Einlagerungsmaterial zu einer nicht elektrisch leitenden Kunststoffgehäusemasse gemischt. Anschließend wird aus dieser Kunststoffgehäusemasse das Gehäuse des Halbleiterbauteils geformt. Danach wird die Kunststoffgehäusemasse bestrahlt und die elektrisch leitenden Einlagerungen werden unter Bilden einer Grenzschicht aus isoliert voneinander angeordneten, leitfähigen Positionen auf den Kunststoffaußenflächen des Kunststoffgehäuses freigelegt. Schließlich werden die freigelegten, elektrisch leitenden Einlagerungen zu einer geschlossenen, ersten Metalllage von wenigen Nanometern Dicke verstärkt. Danach erfolgt galvanisch oder chemisch ein Abscheiden einer einige Mikrometer dicken geschlossenen zweiten Metalllage auf der ersten Metalllage.
  • Mit diesem Verfahren wird erfindungsgemäß eine geschlossene metallische Schicht auf den Kunststoffoberseiten des Kunststoffgehäuses geschaffen, die als Abschirmschicht für die empfindlichen integrierten Schaltungen der in die Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterchips dient. Darüber hinaus kann die Unterseite des Halbleiterbauteils derart gestaltet werden, dass ein Verdrahtungssubstrat eine großflächige Metallkaschierung aufweist, bei der lediglich die erforderlichen Außenkontaktflächen isoliert voneinander angeordnet sind, so dass auf diesen Außenkontaktflächen entsprechende Außenkontakte fixiert werden können. Die großflächige Metallkaschierung des Verdrahtungssubstrats auf der Unterseite des Halbleiterbauteils kann dann ebenfalls an das vorgesehene Massepotential für die Abschirmung angeschlossen werden.
  • Somit ist das Halbleiterbauteil von einer geschlossenen Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Streufeldern geschützt. Bei der Durchführung des Verfahrens wird dem Kunststoff als Einlagerungsmaterial vorzugsweise eine metallorganische Verbindung zugemischt. Derartige metallorganische Verbindungen weisen Metallionen auf, die bei entsprechend energiereicher Bestrahlung freigesetzt werden können. Andererseits können dem Kunststoff als Einlagerungsmaterial elektrisch leitende Nanopartikel, vorzugsweise Fullerene, zugemischt werden. Der Vorteil dieser kohlenstoffhaltigen Nanopartikel ist, dass sie sich, ohne Kurzschlüsse zu bilden, isoliert in den Kunststoff des Kunststoffgehäusematerials einbauen lassen.
  • Zur Freilegung von elektrisch leitenden Einlagerungen in einer Grenzschicht werden die Kunststoffaußenflächen des Kunststoffgehäuses mit Photonen, Ionen und/oder Elektronen bestrahlt. Bei der Photonenbestrahlung wird vorzugsweise eine Laserbestrahlung oder eine Röntgenbestrahlung durchgeführt.
  • Das Verstärken der freigelegten, elektrisch leitenden Einlagerungen zu einer wenige Nanometer dicken unteren geschlossenen Metalllage erfolgt mittels Sputter-Technik und/oder Plasmaabscheidung an den freigelegten elektrisch leitenden Einlagerungen. Dabei können diese Verfahren großflächig angewandt werden, um sämtliche Oberseiten der Kunststoffgehäusemasse mit einer wenige Nanometer dicken unteren geschlossenen Metalllage zu bedecken.
  • Wie bereits oben erwähnt, wird bei dem Verfahren zur Herstellung einer geschlossenen metallischen Schicht an den Außenoberflächen eines Kunststoffgehäuses das Verstärken der unteren Metalllage zu einer wenige Mikrometer dicken oberen geschlossenen Metalllage mittels Aufdampftechnik und/oder mittels stromloser oder galvanischer Abscheidung durchgeführt. Während die Aufdampftechnik eine gerichtete Aufdampfung und damit eine gerichtete anisotrope Verstärkung der Metallschicht liefert, haben die stromlosen oder galvanischen Abscheidungen den Vorteil, dass sie isotrop erfolgen und damit gleichmäßig die Kunststoffaußenseiten des Kunststoffgehäuses beschichten können.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der geschlossenen Metallbeschichtung der Kunststoffgehäusemasse das Problem der EMV (elektro-magnetischen Verträglichkeit) mittels Abschirmung für sensitive Halbleiterprodukte, insbesondere für Hochfrequenzbauteile, gelöst wird. Dazu wird dem Umhüllmaterial eine metallorganische Verbindung oder ein anorganischer metallhaltiger Komplex zugemischt. Diese Komplexe bzw. diese Verbindungen sind so stabil, dass sie nur beim Aussetzen energiereicher Material abtragender Bestrahlung durch Laserstrahlen, UV-Strahlen, Röntgenstrahlen oder Ionenstrahlen in einen metallischen und einen organischen bzw. anorganischen Bestandteil gespalten werden. Diese durch Bestrahlung erzeugten metallischen Partikel dienen schließlich als Kondensationskeime für eine nachfolgende galvanische oder stromlose Abscheidung einer geschlossenen metallischen Schicht auf der Außenseite des Kunststoffgehäuses. Als Metalle für die Komplexierung kommen prinzipiell alle Metalle in Betracht, die stabile, bei intensiver Bestrahlung aber spaltbare Komplexe bzw. Verbindungen bilden. Vorzugsweise werden für die Komplexierung Kupfer, Nickel, Palladium, Kobalt, Magnesium, Platin, Iridium oder Silber eingesetzt.
  • Zusammenfassend ergeben sich somit folgende Vorteile:
    1. 1. Ein Batchprozess ist möglich.
    2. 2. Das komplexe Material kann direkt vor der Verarbeitung der Kunststoffgehäusemasse zugesetzt werden.
    3. 3. Eine verbesserte Haftung der Metallschicht auf dem Kunststoffuntergrund wird erreicht, da die Metallpartikel in die Kunststoffgehäusemasse eingebunden sind.
    4. 4. Die geschlossene Metalllage kann zusätzlich mit einer Potentialanbindung, beispielsweise an Masse, versehen werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
    • 1 zeigt einen Ausschnitt einer Strukturformel einer metallorganischen Verbindungen;
    • 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Kunststoffgehäusemasse mit Einlagerungsmaterial unter Bestrahlung;
    • 3 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse, gemäß 2, nach Freilegen von elektrisch leitenden Einlagerungen als leitfähige Positionen auf einer Kunststoffaußenfläche;
    • 4 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse, gemäß 3, nach einem Verstärken der elektrisch leitfähigen Positionen zu einer ersten Metalllage;
    • 5 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse, gemäß 4, nach Abscheiden einer zweiten Metalllage auf den freigelegten, elektrisch leitenden Einlagerungen;
    • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit einem Kunststoffgehäuse, das von einer geschlossenen Metallschicht bedeckt ist;
    • 7- 10 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten eines Halbleiterbauteils, im Zuge der Herstellung eines Halbleiterbauteils, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Verdrahtungssubstrat mit aufgebrachter Kunststoffgehäusemasse;
    • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 7, beim Bestrahlen der Oberseiten der Kunststoffgehäusemasse;
    • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 8, nach Aufbringen einer ersten Metalllage;
    • 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 9, nach Aufbringen einer zweiten Metalllage.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt einer Strukturformel einer metallorganischen Verbindung 15, wobei das Metallion mit Me gekennzeichnet ist. Als Metalle Me kommen für die vorliegende Erfindung, die Metalle Kupfer, Nickel, Palladium, Kobalt, Magnesium, Platin, Iridium und/oder Silber in Betracht. Generell können solche Metalle Me eingesetzt werden, die stabile, bei intensiver Bestrahlung aber spaltbare Metallkomplexe 14 bzw. Verbindungen eingehen. Durch Bestrahlung werden dann die Metallionen als Metalle Me freigesetzt. Anstelle von den in 1 gezeigten metallorganischen Verbindungen 15 können als Einlagerungsmaterial in eine Kunststoffgehäusemasse zur Bildung von isolierten elektrisch leitfähigen Positionen auch metallische Partikel und/oder Kohlenstoffnanopartikel, wie Fullerene und/oder kohlenstoffbeschichtete Nanoröhren eingesetzt werden.
  • 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Kunststoffgehäusemasse mit Einlagerungsmaterial 25 unter Einwirkung einer Bestrahlung 23. Die symbolisch eingebrachten kreisförmig dargestellten Einlagerungen 9 stellen nicht die wahre Struktur der eingelagerten elektrisch leitenden Partikel dar, sondern 2 verdeutlicht lediglich, dass die Einlagerungen 9 isoliert voneinander in der Kunststoffgehäusemasse 21 verteilt angeordnet sind. Diese Kunststoffgehäusemasse 21 bildet den Kunststoff 10 des Gehäuses. Die Bestrahlung 23 kann einerseits eine Photonenbestrahlung sein, die beispielsweise Metalle aus einer metallorganischen Verbindung abspalten kann. Andererseits kann die Bestrahlung 23 auch bewirken, dass die Kunststoffgehäusemasse 21 so weit von der Kunststoffaußenfläche 3 abgetragen wird, bis leitfähige Positionen auf der Kunststoffaußenfläche 3 freigelegt sind.
  • 3 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse 21, gemäß 2, nach Freilegen von elektrisch leitenden Einlagerungen 9 als leitfähige Positionen 24 auf einer Kunststoffaußenfläche 3. Durch dieses Freilegen von leitfähigen Positionen 24 werden auf der Kunststoffaußenfläche 3 Verankerungen für eine Metallschicht vorgegeben, die anschließend durch Verstärken und Vergrößern der leitfähigen Positionen 24 in eine erste, wenige Nanometer dicke Metalllage überführt werden können.
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse 21, gemäß 3, nach einem Verstärken der elektrisch leitfähigen Positionen 24. Dieses Verstärken der elektrisch leitfähigen Positionen 24 zu einer dünnen, nahezu geschlossenen, ersten Metalllage 12, bzw. zu einer unteren Metalllage, kann durch Sputtern und/oder durch Plasmaabscheidung von Metallen auf den Kunststoffaußenflächen 3, soweit sie freigelegte, elektrisch leitfähige Positionen 24 aufweisen, erfolgen. Nachdem die elektrisch leitfähigen Positionen 24 derart verstärkt wurden, dass sie eine geschlossene, wenige Nanometer dicke, leitfähige, erste Metalllage 12 bilden, kann diese Metalllage 12 weiter zu einer mehrere Mikrometer dicken zweiten Metalllage 13 verstärkt werden.
  • 5 zeigt eine Prinzipskizze der Kunststoffgehäusemasse 21, gemäß 4, nach Abscheiden einer zweiten Metalllage 13 auf der ersten Metalllage 12. In den 1 bis 5 wird lediglich ein Ausschnitt der Kunststoffgehäusemasse 21 gezeigt, auf der eine geschlossene Metallschicht 7 abgeschieden ist. Die nachfolgenden Figuren zeigen demgegenüber die Herstellung von entsprechenden Halbleiterbauteilen.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil 2, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit einem Kunststoffgehäuse 1, das von einer geschlossenen Metallschicht 7 bedeckt ist. Die Metallschicht 7 schirmt die nicht gezeigten empfindlichen integrierten Schaltungen der Halbleiterchips, die in der Kunststoffgehäusemasse 21 dieses Kunststoffgehäuses 1 eingebettet sind, gegen elektromagnetische Störfelder ab. Die derart geschützten Halbleiterbauteile 2 erfüllen die EMV-Normen, d.h. sie besitzen eine elektromagnetische, genormte Verträglichkeit. Die Kunststoffgehäusemasse 21 ist auf einem Verdrahtungssubstrat 17 angeordnet, und weist Metallkomplexe 14 auf, die in einer Grenzschicht 8 auf den Kunststoffaußenflächen 3 durch Bestrahlung zu elektrisch leitenden Einlagerungen 9 freigelegt sind.
  • Diese elektrisch leitenden Einlagerungen 9 bilden in der Grenzschicht 8 Keime für eine wenige Nanometer dicke, erste Metalllage 12, auf der eine einige Mikrometer dicke Metalllage 13 angeordnet ist. Diese zweite, einige Mikrometer dicke Metalllage 13 kann beliebige Metalle aufweisen, jedoch werden derartige Metalle bevorzugt eingesetzt, welche die Abschirmwirkung erhöhen. Um magnetische Störfelder abzuschirmen, werden vorzugsweise ferromagnetische Metalle wie Eisen, Nickel oder Kobalt eingesetzt. Für die Abschirmung von elektromagnetischen Störfeldern werden gut leitende Metalle für die einige Mikrometer dicke Metalllage 13 verwendet. Auf der Oberseite 16 des Gehäuses können in die Abschirmschicht aus einer geschlossenen Metallschicht 7 jederzeit der Typ des Halbleiterbauteils 2 oder andere Firmenmerkmale eingeprägt werden. In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ragen die Randbereiche 18 des Verdrahtungssubstrats 17 geringfügig über die flächige Erstreckung des Kunststoffs 10 des Kunststoffgehäuses 1 hinaus.
  • Auf der Unterseite 4 des Kunststoffgehäuses 1, die von der Unterseite 22 des Verdrahtungssubstrats 17 gebildet wird, sind Außenkontaktflächen 5 angeordnet, welche die Außenkontakte 6 tragen. Dabei ist die flächige Erstreckung der Außenkontaktflächen 5 größer als der Berührungsbereich mit den Außenkontakten 6, um das Halbleiterbauteil 2 vor elektromagnetischen Störungen von der Unterseite 4 des Halbleiterbauteils 2 ebenfalls zu schützen. Lediglich kurze Bereiche einer Isolationslage 26 umgeben die Außenkontaktflächen 5, um die einzelnen Außenkontaktbereiche elektrisch voneinander zu trennen.
  • Um dennoch die Außenkontakte 6, welche hier aus Lotbällen bestehen, daran zu hindern, dass sich ihr Lotmaterial auf den großflächigen Außenkontaktflächen 5 verteilt, weist die Unterseite 22 des Verdrahtungssubstrats 17 eine Lötstopplackschicht 27 auf, welche die Berührungsfläche der Außenkontakte 6 begrenzt. 6 zeigt auch, dass mindestens über einen der Außenkontakte 6 ein Massepotential 11 an die geschlossene Metallschicht 7 auf den Kunststoffaußenflächen 3 des Halbleiterbauteils 2 angeschlossen ist.
  • Die 7 bis 10 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils 30 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Halbleiterchip nicht sichtbar ist. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Verdrahtungssubstrat 17 mit aufgebrachter Kunststoffgehäusemasse 21. Die Randbereiche 18 des Verdrahtungssubstrats 17 sind breiter ausgeführt, als bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 und weisen eine zusätzliche Kontaktanschlussfläche 28 auf der Oberseite 20 des Verdrahtungssubstrats 17 auf. Diese Kontaktanschlussfläche 28 ist vorgesehen, um die im folgenden herzustellende, geschlossene Metallschicht sicher auf ein Massepotential zu legen. Die Kunststoffgehäusemasse 21, die auch den Randbereich 18 das Verdrahtungssubstrats 17 bedeckt, weist einen Kunststoff 10 auf, in dem Metallkomplexe 14 gleichmäßig verteilt und isoliert voneinander angeordnet sind.
  • 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 7, beim Bestrahlen der Kunststoffaußenflächen 3. Die Bestrahlung 23 kann eine Laserbestrahlung, eine UV-Bestrahlung, eine Ionenbestrahlung und/oder eine Röntgenbestrahlung sein. Die Art der Bestrahlung 23 hängt von der Art der Metallkomplexe 14 in dem Kunststoff 10 der Kunststoffgehäusemasse 21 ab. Die Bestrahlung soll einerseits den Kunststoff 10 der Kunststoffgehäusemasse 21 oberflächlich abtragen und andererseits so viel Energie in die Metallkomplexe 14 abgeben, dass die Metalle bzw. die leitenden Einlagerungen 9 in den Metallkomplexen 14 an der Oberfläche der Kunststoffgehäusemasse 21 freigegeben werden. Dabei entsteht die in 8 gezeigte Anordnung von einzelnen, voneinander isolierten, freigesetzten, metallhaltigen Einlagerungen 9, die als leitfähige Positionen 24 die Kunststoffaußenflächen 3 bedecken.
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 8, nach Aufbringen einer ersten Metalllage 12. Diese erste Metalllage 12 verbindet die isoliert in der Grenzschicht 8 angeordneten leitfähigen Positionen 24 miteinander und kann mittels Sputtertechnik oder einem Plasmaverfahren auf die Kunststoffaußenflächen 3 aufgebracht werden. Aufgrund der freigelegten, elektrisch leitfähigen Einlagerungen 9 in der Grenzschicht 8 haftet diese wenige Nanometer dicke, geschlossene, erste Metalllage 12 auf der Kunststoffgehäusemasse 21.
  • 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Komponenten, gemäß 9, nach Aufbringen einer zweiten, mehrere Mikrometern dicken Metalllage 13. Dabei wird gleichzeitig die dicke Metalllage 13 zumindest über den Randbereich 18, auf dem sich die Kontaktanschlussfläche 28 befindet, geführt, so dass nun die mehrere Mikrometer dicke Metalllage 13 mit der Kontaktanschlussfläche 28 elektrisch in Verbindung steht. Die Kontaktanschlussfläche 28 steht ihrerseits über einen Durchkontakt und über eine großflächige Außenkontaktfläche 19 und mit einem auf Massepotential 11 liegenden Außenkontakt 6 in Verbindung, so dass auch die mehrere Mikrometer dicke Abschirmschicht nun auf Massepotential 11 liegt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kunststoffgehäuse
    2
    Halbleiterbauteil (erste Ausführungsform)
    3
    Kunststoffaußenfläche
    4
    Unterseite des Kunststoffgehäuses
    5
    Außenkontaktfläche
    6
    Außenkontakt
    7
    Metallschicht
    8
    Grenzschicht
    9
    Einlagerung
    10
    Kunststoff
    11
    Massepotential
    12
    erster Metalllage
    13
    zweite Metalllage
    14
    Metallkomplex
    15
    metallorganische Verbindung
    16
    Oberseite des Gehäuses
    17
    Verdrahtungssubstrat
    18
    Randbereich des Verdrahtungssubstrats
    19
    großflächige Außenkontaktfläche
    20
    Oberseite des Verdrahtungssubstrats
    21
    Kunststoffgehäusemasse
    22
    Unterseite des Verdrahtungssubstrats
    23
    Bestrahlung
    24
    leitfähige Position
    25
    Einlagerungsmaterial
    26
    Isolationslage
    27
    Lötstopplackschicht
    28
    Kontaktanschlussfläche
    30
    Halbleiterbauteil (2. Ausführungsform)
    Me
    metallischer Bestandteil

Claims (18)

  1. Kunststoffgehäuse (1) eines Halbleiterbauteils (2) mit einer nicht elektrisch leitenden Kunststoffgehäusemasse (21), die einen Kunststoff (10) und darin verteiltes Einlagerungsmaterial (25) aufweist, wobei Kunststoffaußenflächen (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) auf einer Unterseite (4) angeordnete Außenkontaktflächen (5) mit Außenkontakten (6) aufweisen, und wobei die übrigen Kunststoffaußenflächen (3) von einer ersten und zweiten geschlossenen Metalllage (12, 13) bedeckt sind in der Weise, dass an der Oberfläche (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) freiliegende isoliert voneinander angeordnete elektrisch leitende Einlagerungen (9) von den beiden geschlossenen Metalllagen (12, 13) umschlossen und auf diese Weise miteinander elektrisch verbunden sind.
  2. Kunststoffgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Metalllagen (12, 13) an ein Massepotential (11) angeschlossen sind.
  3. Kunststoffgehäuse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden elektrisch leitenden Einlagerungen (9) in der Grenzschicht (8) zwischen den Kunststoffaußenflächen (3) und den geschlossenen Metalllagen (12, 13) von der ersten Metalllage (12) bedeckt sind und die erste Metalllage (12) wenige Nanometer dick ist.
  4. Kunststoffgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metalllage (12) von der zweiten Metalllage (13) bedeckt ist und die zweite Metalllage (13) einige Mikrometer dick ist.
  5. Kunststoffgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden elektrisch leitenden Einlagerungen (9) in der Grenzschicht (8) Spaltprodukte von Metallkomplexen (14) aufweisen.
  6. Kunststoffgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die freiliegenden elektrisch leitenden Einlagerungen (9) der Grenzschicht (8) metallische Nanopartikel aufweisen.
  7. Kunststoffgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlagerungsmaterial (25) metallorganische Verbindungen (15) aufweist.
  8. Kunststoffgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlagerungsmaterial (25) anorganische metallhaltige Komplexe (14) aufweist.
  9. Halbleiterbauteil mit einem Kunststoffgehäuse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Halbleiterchip in dem Kunststoffgehäuse (1) angeordnet ist.
  10. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (1) auf seiner Unterseite (4) ein Verdrahtungssubstrat (17) aufweist, das in seinem Randbereich (18) mindestens einen Durchkontakt aufweist, der auf der Oberseite (20) des Verdrahtungssubstrats (17) mit den die Kunststoffgehäusemasse (21) bedeckenden geschlossenen Metalllagen (12, 13) elektrisch verbunden ist und über einen auf der Unterseite (22) des Verdrahtungssubstrats (17) angeordneten Außenkontakt (6) an ein Massepotential (11) angeschlossen ist.
  11. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (10) des Kunststoffgehäuses (1) Einlagerungen (9) einer metallorganischen Verbindung (15) aufweist, deren metallische Bestandteile (Me) in der Grenzschicht (8) frei liegen und von der geschlossenen ersten Metalllage (12) bedeckt sind.
  12. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (10) des Gehäuses (1) Einlagerungen (9) elektrisch leitender Kohlenstoff-Nanopartikel aufweist, die in der Grenzschicht (8) teilweise frei liegen und von der geschlossenen ersten Metalllage (12) bedeckt sind.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgehäuses (1) mit Kunststoffaußenflächen (3), das auf einer Unterseite (4) angeordnete Außenkontaktflächen (5) mit Außenkontakten (6) aufweist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: - Mischen eines Polymers mit einem Einlagerungsmaterial (25) zu einer nicht elektrisch leitenden Kunststoffgehäusemasse (21); - Formen der Kunststoffgehäusemasse (21) zu einer Gehäuseform; - Bestrahlung der Kunststoffgehäusemasse (21) und - Freilegen von elektrisch leitenden Einlagerungen (9) unter Bildung einer Grenzschicht (8) aus isoliert voneinander angeordneten leitfähigen Positionen (24) auf den Kunststoffaußenflächen (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) ; - Verstärken der freigelegten elektrisch leitenden Einlagerungen (9) zu einer geschlossenen ersten Metalllage (12) von wenigen Nanometern Dicke; - galvanisches oder chemisches Abscheiden einer einige Mikrometer dicken geschlossenen zweiten Metalllage (13) auf der ersten Metalllage (12).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoff (10) als Einlagerungsmaterial (25) eine metallorganische Verbindung (15) zugemischt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoff (10) als Einlagerungsmaterial (25) elektrisch leitende Nanopartikel zugemischt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Freilegen von elektrisch leitenden Einlagerungen (9) in einer Grenzschicht (8) die Kunststoffaußenflächen (3) der Kunststoffgehäusemasse (21) mit Photonen, Ionen und/oder Elektronen bestrahlt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken der freigelegten elektrisch leitenden Einlagerungen (9) zu einer wenige Nanometer dicken ersten geschlossenen Metalllage (12) mittels Sputter-Technik und/oder Plasma-Abscheidung an den freigelegten elektrisch leitenden Einlagerungen (9) erfolgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken der ersten Metalllage (12) zu einer wenige Mikrometer dicken zweiten geschlossenen Metalllage (13) mittels Aufdampftechnik und/oder mittels stromloser oder galvanischer Abscheidung erfolgt.
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