DE102005047856B4

DE102005047856B4 - Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, Systemträger zur Aufnahme der Halbleiterbauteilkomponenten und Verfahren zur Herstellung des Systemträgers und von Halbleiterbauteilen

Info

Publication number: DE102005047856B4
Application number: DE102005047856A
Authority: DE
Inventors: Seow Mun Tang; Joachim Mahler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: CN1996585A; US20070200258A1; US7777352B2; DE102005047856A1; CN1996585B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil (1) mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, wobei eine Pufferschicht (5) auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten des Halbleiterbauteils (1) angeordnet ist. Die Pufferschicht (5) weist ein thermoplastisches Material (6) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, wobei die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten zumindest teilweise eine Pufferschicht aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung einen Systemträger zur Aufnahme der Halbleiterbauteilkomponenten, ein Verfahren zur Herstellung des Systemträgers sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen mit einer derartigen Pufferschicht.
Nach dem Herstellungsverfahren werden die Funktionsfähigkeit sowie die Zuverlässigkeit der Bauteile geprüft. Dieses Verfahren kann auf Grund erhöhter Temperaturen zur Rissbildung und sogar zur Delamination an den Grenzen zwischen den verschiedenen Materialien des Halbleiterbauteils führen. Insbesondere ist die Rissbildung zwischen dem Schaltungsträger und der Kunststoffgehäusemasse ein Problem.
Eine mangelnde Haftung zwischen einem Systemträger und der Kunststoffgehäusemasse führt bei Halbleiterbauteilen dazu, dass sich Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen Systemträger und Kunststoffgehäusemasse ansammelt. Diese Feuchtigkeit expandiert schlagartig, wenn das Halbleiterbauteil beim Auflöten auf eine Leiterplatte in kürzester Zeit von Raumtemperatur auf Temperaturen bis 260°C aufgeheizt wird. Folge der schlagartigen Expansion des Feuchtigkeitsgehalts sind Risse und/oder Brüche in dem Kunststoffgehäuse des Halbleiterbauteils, was als "Popcorn-Effekt" bezeichnet wird.
Um diesen Popcorn-Effekt zu verhindern, muss das Ansammeln von Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen Halbleiterbauteilkomponenten und Kunststoffgehäusemasse verhindert werden. Das Ansammeln der Feuchtigkeit kann durch Verbesserung der Haftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten und der Oberfläche der Kunststoffgehäusemasse reduziert werden. Es sind verschiedene Ansätze bekannt, um diese Haftung zu verbessern.

Aus der US 5 554 569 ist ein Verfahren zur mechanischen Aufrauung der Oberfläche eines Flachleiterrahmens bekannt. Die aufgeraute Oberfläche ermöglicht eine Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse und somit eine bessere Haftung. Dieses Verfahren ist jedoch in seiner Durchführung schwierig und kostenintensiv.

Die Beschichtung von Bonddrähten mit einem aufgeschäumten Polymer als Dielektrikum mit anschließender Einbettung der Bonddrähte in eine Kunststoffgehäusemasse ist aus der US 2002/0089069 A1 bekannt. Verschiedene als Klebeschichten oder Unterfüllschichten geeignete Polymere mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als 150°C sind aus der DE 102 50 541 B3 , aus der WO 2004/000966 A1 und der US 6 744 133 B2 bekannt.

Es ist auch bekannt, einen Haftvermittler auf dem Systemträger vor der Montage aufzubringen. In der US 5 122 858 wird eine Polymerschicht auf einem Flachleiterrahmen aufgebracht, in der WO 2005/071741 A2 werden verschiedene haftvermittelnde organische Beschichtungen beschrieben. Danach erfolgt eine Einbettung der beschichteten Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse.

Aus der DE 101 24 047 A1 ist ein elektronisches Bauteil mit Halbleiterchips und Systemträgern, sowie Verfahren zur Herstellung derselben bekannt, wobei ein metallischer Systemträger eine galvanisch abgeschiedene Haftschicht aus Metalloxiden, insbesondere der Metalle Zink und Chrom unter Ausbildung einer dendritischen Morphologie aufweist.

Dieses Bauteil und das Herstellungsverfahren haben den Nachteil, dass eine derartige dendritische Morphologie durch galvanische Abscheidung ausschließlich auf metallischen Oberflächen hergestellt werden kann, sodass diese Haftvermittlerschicht nicht für Halbleiterbauteilkomponenten, wie Systemträgern aus Keramik oder Leiterplattenmaterial, ohne vorherige Beschichtung mit einer kurzschließenden aber metallisch leitfähigen Schicht, herstellbar ist.

Es besteht auch ein Bedarf an verbesserter Zuverlässigkeit bei „grünen" Bauteilen, die die zukünftigen Anforderungen der Umweltgesetze erfüllen müssen. Insbesondere ist die Verwendung von bleifreiem Lot gewünscht. Bleifreies Lot hat jedoch den Nachteil, dass eine höhere Anlottemperatur von 260°C benötigt wird. Folglich ist die Rissbildung bei „grünen" Bauteilen ein besonderes Problem.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Halbleiterbauteil mit Halbleiterbauteilkomponenten anzugeben, wobei die Halbleiterbauteilkomponenten eine zuverlässige Haftung zu einer sie umgebenden Kunststoffgehäusemasse aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten geschaffen. Die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten, die mit der Kunststoffgehäusemasse eine Grenzfläche bilden, weisen zumindest teilweise eine Pufferschicht auf, die zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffge häusemasse angeordnet ist. Die Pufferschicht besteht zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material, wobei das thermoplastische Material eine Glasübergangstemperatur von weniger als 150°C aufweist.

Die erfindungsgemäße Pufferschicht mit thermoplastischem Material hat den Vorteil, dass es elastisch und viskoelastisch ist. Das thermoplastische Material der Pufferschicht kann bei Temperaturen über seiner Glasübergangstemperatur erweichen und wiederholt fließen. Folglich kann das thermoplastische Material in Risse und Blasen fließen, die zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse auftreten. Diese Funktion ist bei den bekannten Haftvermittlerschichten nicht gezeigt und die Erfindung sieht einen ganz anderen Lösungsansatz vor. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Pufferschicht ist somit anders als bei Haftvermittlerschichten, die auf der Basis verbesserter mechanischer Verankerungen oder verbesserter chemischer Verbindungen konstruiert sind.

Nach dem Auftreten von Rissen bei Halbleiterbauteilen, in denen eine Haftvermittlerschicht auf den eingebetteten Komponenten aufgebracht ist, können diese Risse nicht geheilt werden. Deshalb wird normalerweise versucht, die Haftung zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse mittels einer verbesserten Haftvermittlerschicht zu verbessern. Dies kann beispielsweise durch eine poröse Schicht geschaffen werden, damit die mechanische Verankerung verbessert wird. Alternativ kann dies mittels Polymeren geschaffen werden, die bestimmte chemische Endgruppen aufweisen, die eine besondere Affinität für die Materialien der Bauteilkomponenten aufweisen.

Im Gegensatz dazu sieht die Erfindung ein Halbleiterbauteil vor, das ein Selbstheilmechanismus aufweist. Risse bilden sich bei erhöhten Temperaturen auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Bauteils. Thermoplastische Materialien haben die Eigenschaft, dass sie bei Temperaturen über ihre Glasübergangstemperatur wiederholt fließen können. Wenn Risse zum Beispiel an der Grenze zwischen der Chipinsel eines Flachleiterrahmens und der Kunststoffgehäusemasse beim Testverfahren auftreten, können diese Risse durch das Fließen des erweichten thermoplastischen Materials der Pufferschicht gefüllt werden. Folglich kann bei dem erfindungsgemäßen Bauteil die Bildung und die Heilung der Risse während des Testverfahrens stattfinden. Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil wird ermöglicht, nicht nur ein rissfreies Bauteil herzustellen, sondern auch dem Kunden ein Bauteil vorzusehen, bei dem später erzeugte Risse automatisch geheilt werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das thermoplastische Material das Fortpflanzen der Risse auch verhindern kann, so dass die Zuverlässigkeit des Bauteils während des weiteren Testverfahrens sowie im Betrieb erhöht wird. Ein stabiles und zuverlässiges Bauteil wird somit angegeben.

Ein weiterer Vorteil dieses Halbleiterbauteils ist es, dass die Pufferschicht auf allen Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten aus unterschiedlichsten Materialien angeordnet sein kann, sodass sie eine feuchtigkeits- und korrosionsfeste Grenzschicht zwischen Metalloberflächen, Keramikoberflächen und/oder anderen Kunststoffoberflächen der Halbleiterbauteile und dem Material der Kunststoffgehäusemasse, die bspw. aus einem Epoxidharz besteht, bildet. Die Pufferschicht kann auch auf Systemträgern aufgebracht werden, die eine Ke ramikplatte oder eine Leiterplatte mit entsprechend strukturierter metallischer Beschichtung darstellen.

Das thermoplastische Material weist eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C auf. Dieses thermoplastische Material erweicht sich und fließt somit bei Temperaturen von weniger als 150°C und eignet sich für Anwendungen, bei denen die maximale Testtemperatur bei 150°C liegt. Dies ermöglicht, dass das thermoplastische Material erweichen kann und Risse, die während des Testverfahrens auftreten, füllt. Ein rissfreies Bauteil kann an den Kunden geliefert werden.

In einer Ausführungsform weist das thermoplastische Material eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 120°C auf. Dieses Material hat den Vorteil, dass es bei der typischen Autoklavtemperatur von 121°C fließen kann.

Das thermoplastische Material kann vorteilhaft eine Schmelztemperatur (Tm) von mehr als 260°C aufweisen. 260°C ist die maximale Anlöttemperatur, die bei bleifreiem Lot verwendet wird, und typischerweise die maximale Temperatur ist, die das Bauteil belastet, und die das Bauteil aushalten soll. Das thermoplastische Material der Pufferschicht mit einer Schmelztemperatur von mehr als 260°C ist somit stabil beim Anlöten des Bauteils auf einer übergeordneten Leiterplatte.

Das thermoplastische Material kann Polyamid 66, Polyamid 46, Polyphenylensulfid, Polyethylenterephthalat, Polyaryletherketon, Polyetheretherketon oder Polycarbonat oder Copolymere aus diesen Substanzen aufweisen.

Die Pufferschicht kann eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 10 μm, vorzugsweise 2 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise 2 nm ≤ D ≤ 50 nm aufweisen. Die Dicke kann so ausgewählt werden, dass die Abdeckung der Oberfläche für ein bestimmtes Material und Beschichtungstechnik optimiert werden kann. Dies führt zu einer zuverlässigeren Auswirkung der Pufferschicht.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Pufferschicht ferner einen Haftvermittler auf. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine verbesserte Haftung mit der Kunststoffgehäusemasse sowie den Halbleiterbauteilkomponenten und gleichzeitig die oben genannten Vorteile eines Spannungsausgleichs und Rissheilungswirkung vorgesehen werden.

In einer Ausführungsform ist der Haftvermittler in der Struktur des thermoplastischen Materials aufgenommen. Dies hat den Vorteil, dass nur eine Schicht auf den Oberflächen der einzubettenden Halbleiterbauteile aufgebracht wird. Die vereinfacht das Herstellungsverfahren und reduziert die Herstellungskosten.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Haftvermittler in der Form einer Beschichtung auf dem thermoplastischen Material aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass nicht strukturkompatible Kombinationen von thermoplastischen Materialien und Haftvermittlern vorgesehen werden können.

Der Haftvermittler kann Epoxid, Polyimid, Polyacrylat, ein Metalloxid oder ein Halbleiteroxid aufweisen. Es sind auch Mischungen dieser Substanzen als Haftvermittler denkbar. Diese Materialien haben den Vorteil, dass sie geeignete Eigenschaften zur Verwendung als Haftvermittlerschichten bei Halbleiterbauteilen aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nimmt die Porosität der Pufferschicht von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten zu einer mikroporösen Morphologie im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse graduell zu. Durch die graduelle Zunahme der Porosität von einer zunächst geschlossenen Pufferschicht zu einer mikroporösen Morphologie der Oberfläche wird die Oberfläche der Halbleiterbauteilkomponenten vor einer Grenzflächenkorrosion im Metall-Kunststoffverbund geschützt, während durch die graduelle Zunahme der Porosität mit der Dicke der Pufferschicht die Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse intensiviert wird. Dabei geht das Material der Haftvermittler mit der polymeren Kunststoffgehäusemasse komplexe Bindungen ein. Durch diese innere Struktur der Haftvermittler werden ebenfalls Spannungen in den Grenzflächen weiter abgebaut.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung auf. Derartige Verdrahtungssubstrate sind mit den bisher bekannten Technologien lediglich in dem Bereich der strukturierten Metallbeschichtung mit den Pufferschichten belegbar, während die isolierenden Oberflächenbereiche mit den konventionellen Verfahren nicht galvanisch beschichtet werden können, es sei denn, man riskiert eine dünne, kurzschließende, metallische Beschichtung des gesamten Verdrahtungssubstrats. Das aber widerspricht dem Zweck und der Aufgabe eines derartigen Verdrahtungssubstrats, dass mithilfe der strukturierten Metallbeschichtung Verbindungsleitungen und Leiterbahnen zwischen verschiedenen Elementen des Halbleiterbauteils herstellen soll. Bei der erfindungsgemäßen Pufferschicht kann sowohl der Bereich des Verdrahtungssubstrats, der nicht leitend ist, als auch der Bereich des Substrats mit strukturierter Metallbeschichtung vollständig und gleichbleibend mit einer Pufferschicht versehen werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen auf. Derartige mehrlagige Keramiksubstrate werden zum Aufbau von Halbleiterbauteilen in der Hochfrequenztechnik eingesetzt. Auch hier ist es möglich, durch die erfindungsgemäße Pufferschicht nun auch die Keramikoberflächen der Halbleiterbauteilkomponente vollständig mit einer Pufferschicht zu versehen.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente eine Leiterplatte mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Auch in diesem Fall können Bereiche der isolierenden Platte genauso mit der erfindungsgemäßen Pufferschicht beschichtet werden, wie die strukturierte Metallbeschichtung auf der Leiterplatte, sodass eine intensive Verbindung zu der die Leiterplatte bedeckenden Kunststoffgehäusemasse möglich wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Systemträger mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen. Derartige Systemträger dienen der Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten auf eine räumliche Verdrahtungsstruktur mit Innenkontaktflächen für elektrische Verbindungen zu einem Halbleiterchip. Die Oberflächen des erfindungsgemäßen Systemträgers, die bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen eine Grenzfläche zu einer Kunststoffgehäusemasse bilden, weisen selektiv eine Pufferschicht auf, die zumindest teilweise ein thermoplastisches Material aufweist. Dabei bleiben die Innenkontaktflächen des Systemträgers frei von der Haftvermittlerschicht. Das thermoplastische Material weist eine Glasübergangstemperatur von weniger als 150°C auf.

Die Pufferschicht an sich entspricht in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Morphologie der Pufferschicht, wie sie bereits oben für das Aufbringen auf Halbleiterbauteilkomponenten im Detail beschrieben wurde. Der Systemträger kann demnach ein Keramiksubstrat oder ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung oder eine Leiterplatte mit strukturierter Beschichtung aufweisen. In allen Fällen kann der Systemträger auf den Oberflächen, die bei der Herstellung der Halbleiterbauteile mit Kunststoffgehäusemasse in Berührung kommen, selektiv mit einer erfindungsgemäßen Pufferschicht beschichtet sein.

Insbesondere ist das der Fall, wenn der Systemträger Innenflachleiter mit Innenkontaktanschlussflächen aufweist. Diese Innenflachleiter gehen in Außenflachleiter über und werden von einem Systemträgerrahmen des Systemträgers gehalten. Dabei kann der Flachleiterrahmen ein Flachleiterband mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen aufweisen.

Die Innenflachleiter weisen auf ihren Oberflächen die Pufferschicht auf, deren Zusammensetzung und Struktur bereits oben im Detail beschrieben wurde. Jedoch bleiben die Innenkontaktflächen, die Außenflachleiter und der Systemträgerrahmen frei von der Pufferschicht. Ein derartiger Systemträger ist ein Vorprodukt für die Herstellung von Halbleiterbauteilen und kann von Zulieferfirmen der Halbleiterindustrie als Vorprodukt hergestellt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Systemträgers mit einer selektiv angeordneten Pufferschicht weist dieser zu seiner Positionierung in einer Bestückungsmaschine eine Perforation entlang eines Systemträgerrahmens auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Halbleiterbauteilen auf einem derartigen bandförmigen Systemträger automatisiert hergestellt werden können.

Darüber hinaus kann der Systemträger vorzugsweise auf den Innenkontaktflächen eine Metall-Legierungs-Plattierung aus Silber und/oder einer Lot-Legierung aufweisen. In diesem Fall bleiben die Kontaktanschlussflächen nicht nur frei von der Haftvermittlerschicht, sondern sind selbst mit einer Löt- oder Bondvorgang fördernden Beschichtung bedeckt.

Das Basismaterial des Systemträgers besteht in. einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus Reinstkupfer und/oder einer Kupferlegierung, welche durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit von Vorteil sind.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers für Halbleiterbauteile weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird eine Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist zu einem Systemträger strukturiert. Bei der Strukturierung wird eine Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten in Halbleiterbauteilpositionen erzeugt. Anschließend werden die Oberflächen des Systemträgers, die mit einer Kunststoffgehäusemasse bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen eine Grenzfläche bilden, mit einer Pufferschicht beschichtet. Erfindungsgemäß besteht die Pufferschicht zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material, das eine Glasübergangstemperatur von weniger als 150°C aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden vor dem Beschichten des Systemträgers mit Pufferschicht freizuhaltenden Oberflächenbereiche mit einer Schutzschicht bedeckt. Nach dem Beschichten kann diese Schutzschicht in vorteilhafter Weise zum Aufquellen gebracht werden, sodass sie mit der sich überlagernden an den freizuhaltenden Oberflächenbereichen entfernt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden die freizuhaltenden Oberflächenbereiche erst nach dem Beschichten der Oberflächen des Systemträgers mit Pufferschicht wieder freigelegt. Bei diesem Verfahren können vor dem Freilegen die Oberflächenbereiche geschützt werden, auf denen die Pufferschicht verbleiben soll. Das Freilegen kann mittels Laserabtrag oder mittels Plasmaätzverfahren erfolgen.

Ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile unter Verwendung eines Systemträgers mit mehreren Halbleiterbauteilpositionen weist zusätzlich die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Systemträger mit selektiv aufgebrachter Pufferschicht auf seinen Oberflächen bereitgestellt. Die Selektivität bezieht sich darauf, dass nur die Oberflächenbereiche des Systemträgers mit einer Pufferschicht bedeckt werden, die eine Grenzschicht mit einer Kunststoffgehäusemasse bilden sollen. Kontaktanschlussflächen für elektrische Verbindungen und/oder Chipanschlussflächen zum Kontaktieren eines Halbleiterchips sind hingegen von der Haftvermittlerschicht freigehalten.

Auf einen derartigen Systemträger werden nun die Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in den Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers über elektrische Verbindungselemente aufgebracht. Nach dem Aufbringen sämtlicher Halbleiterbauteilkomponenten auf dem Systemträger, werden die Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet. Abschließend kann dann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden.

Der Systemträger selbst kann bei diesem Verfahren eine Leiterplatte mit Metallstruktur sein oder eine mehrlagige Keramikplatte oder ein metallischer Flachleiterrahmen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Aufbringen der Pufferschicht unabhängig von dem Material der Halbleiterbauteilkomponenten ist. So können metallische Flipchip-Kontakte, wie auch metallische Bonddrähte, genauso mit einer Pufferschicht versehen werden, wie die Oberflächen des Halbleiterchips und die Oberflächen des Systemträgers. Diese Eigenschaft der Pufferschicht wird insbesondere dann angewandt, wenn vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse die noch nicht beschichteten Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten ebenfalls mit der Pufferschicht beschichtet werden sollen.

Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen unter Verwendung eines Systemträgers kann auch ein Systemträger eingesetzt werden, der zunächst keinerlei Pufferschicht aufweist. Auf diesen werden in einem ersten Schritt Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers für elektrische Verbindungen aufgebracht. Erst danach wird eine Pufferschicht aus thermoplastischem Material auf sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten aufgebracht, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen. Anschließend werden die nun mit einer Pufferschicht versehenen Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet.

Abschließend kann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden. Bei diesem Verfahren obliegt es dem Halbleiterhersteller, auf einem konventionellen Trägersubstrat zunächst die gesamten Halbleiterbauteilkomponenten zu montieren und dann selber die Pufferschicht auf die Oberflächen dieser Halbleiterbauteilkomponenten aufzubringen. Ein Vorteil dieses alternativen Verfahrens ist es, dass keine der mit einer Kunststoffgehäusemasse zu bedeckenden Oberflächen frei von einer Pufferschicht sind.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterbauteils mit einer selektiv aufgebrachten Pufferschicht nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterbauteils nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Oberflächen der eingebetteten Komponenten vollständig mit einer Pufferschicht beschichtet sind;
3 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterbauteils nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Pufferschicht ferner einen Haftvermittler aufweist.
1 zeigt einen Querschnitt eines Halbleiterbauteils 1, das einen Halbleiterchip 2 und einen Flachleiterrahmen 3 aufweist. Die Bereiche des Flachleiterrahmens 3, die in einer Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet sind, sind mit einer Pufferschicht 5 beschichtet. Die Pufferschicht 5 besteht aus einem thermoplastischen Material 6, das in dieser Ausführungsform Polyamid 66 ist.
Der Flachleiterrahmen 3 weist eine Chipinsel 7 und mehrere Flachleiter 8, die die Chipinsel 7 umgeben, auf. Jeder Flachleiter weist einen inneren Bereich 9, der innerhalb der Kunststoffgehäusemasse 4 des Bauteils 1 eingebettet ist, und einen äußeren Beriech 10, der außerhalb der Kunststoffmasse 4 bleibt, auf. Die äußeren Bereiche 10 der Flachleiter 8 sehen die Außenkontakte des Halbleiterbauteils vor, mit denen das Halbleiterbauteil 1 auf einer übergeordneten Leiterplatte montiert werden kann. Der innere Bereich 9 jedes Flachleiter 8 weist eine Innenkontaktfläche 11 auf. Der Flachleiterrahmen 3 weist Cu auf und die Innenkontaktflächen 11 weisen eine Ni/NiP-Schicht auf.
Die passive Rückseite des Halbleiterchips 2 ist auf der Chipinsel 7 über eine Klebstoffschicht 12 montiert. Die aktive Oberseite des Halbleiterchips 2 weist integrierte Schaltungen, die in der 1 nicht gezeigt sind, und Chipkontaktflächen 13 auf. Die Chipkontaktflächen 13 sind mit den Flachleitern 8 über Bonddrähten 14 elektrisch verbunden. Die Bondrähte 14 erstrecken sich jeweils zwischen einer Chipkontaktfläche 13 und einer Innenkontaktfläche 11.
Der Halbleiterchip 2, die Bonddrähte 14, die Chipinsel 7 und die inneren Bereiche 9 der Flachleiter 8 sind in einer Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet. Die Kunststoffgehäusemasse 4 weist Epoxidharz 15 auf.
Die inneren Bereiche 9 des Flachleiterrahmens 8, die innerhalb der Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet sind, sind mit einer Pufferschicht 5 aus einem thermoplastischem Material 6 beschichtet. Die Innenkontaktflächen 11 sowie der zentrale Bereich der Chipinsel 7, auf dem der Halbleiterchip 2 montiert wird, bleiben frei von der Pufferschicht 5.
In dieser Ausführungsform wird ein mit der Pufferschicht 5 selektiv beschichteter Flachleiterrahmen 3 vorgesehen. Der Halbleiterchip 2 wird auf der Chipinsel 7 montiert und Bondrähte 14 zwischen den Chipkontaktflächen 13 und den Innenkontaktflächen der Flachleiter 8 werden erzeugt. Der Halbleiterchip 2, die Bonddrähte 14 und die mit der Pufferschicht 5 beschichteten Bereiche des Flachleiterrahmens 3 werden in einer Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet, um das Halbleiterbauteil 1 herzustellen.
Die Pufferschicht 5 wird mittels Tauchen auf dem Flachleiterrahmen 3 vor der Montage des Bauteils aufgetragen. Vorher wurden die Innenkontaktflächen 11 sowie die äußere Bereiche 10 der Flachleiter 8 mit einer Schutzschicht abgedeckt, so dass diese Bereiche frei von dem thermoplastischen Material 6 der Pufferschicht 5 blieben.
Risse können sich auf Grund der unterschiedlichsten Ausdehnungskoeffizienten des metallischen Flachleiterrahmens und der Kunststoffgehäusemasse bilden. Risse bilden sich somit bei erhöhten Temperaturen, wie beispielsweise beim Herstellertestverfahren oder beim Anlöten. Eine Pufferschicht aus thermoplastischem Material hat den Vorteil, dass das thermoplastische Material bei erhöhter Temperatur erweicht und fließen kann. Folglich können bei dem erfindungsgemäßen Bauteil Risse, die während des Testverfahrens auftreten, auch während des Testverfahrens gefüllt und geheilt werden.
Die Pufferschicht 5 aus einem thermoplastischen Material 6 hat den Vorteil, dass bei Temperaturen über die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Materials 6 das thermoplastische Material 6 wiederholt erweichen und fließen kann. Polyamid 66 hat eine Glasübergangstemperatur von ungefähr 80°C, die niedriger ist als die maximale Temperatur, die beim Testverfahren erreicht wird. Im Fall des Auftretens eines Risses oder einer Spalte zwischen dem metallischen Flachleiterrahmen 8 und der Kunststoffgehäusemasse 15 während des Testverfahrens kann das thermoplastische Material 6 den Riss oder die Spalte füllen.
Tabelle 1 zeigt verschiedene thermoplastische Materialien, die für die erfindungsgemäße Pufferschicht 5 geeignet sind. Jedes hat eine Glasübergangstemperatur von weniger als 150°C und eine Schmelztemperatur von mindestens 260°C.
Eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C hat den Vorteil, dass das thermoplastische Material bei typischen maximalen Testtemperaturen erweicht und fließt. Eine Schmelztemperatur von mehr als 260°C hat den Vorteil, dass das thermoplastische Material beim Anlöten des Bauteils stabil bleibt.
2 zeigt ein Halbleiterbauteil 16 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil 16 ein Umverdrahtungssubstrat 17 auf. Das Substrat 17 weist auf seiner Oberseite Innenkontaktflächen 11, die Kupfer aufweisen, und auf seiner Unterseite 18 Außenkontaktflächen 19 auf. Die Innenkontaktflächen 11 sind über Leiterbahnen 20 und Durchkontakte 21 mit den Außenkontaktflächen 19 elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen 20 und Durchkontakte 21 bilden die Umverdrahtungsstruktur des Substrats 17. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Substrat 17 eine dielektrische Lage 22 auf. Die Leiterbahnen sind auf der Oberseite sowie auf der Unterseite der dielektrischen Lage 22 angeordnet.
Die Rückseite des Halbleiterchips 2 ist mittels einer Befestigungsschicht 12 auf der Oberseite des Substrats 17 befestigt. Die Chipkontaktflächen 13 sind über Bonddrähte 14 mit den Innenkontaktflächen 11 elektrisch verbunden. Die Chipkontaktflächen 13 weisen Aluminium und die Bonddrähte 14 weisen Gold auf.
Im Ausführungsbeispiel, das in der 2 zu sehen ist, sind alle eingebetteten Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten 28 mit einer Pufferschicht 5 beschichtet.
Halbleiterkomponenten 28 bedeuten in diesem Zusammenhang die Komponente, die in dem Kunststoffgehäuse eingebettet sind. In der Ausführungsform der 2 sind die Halbleiterkomponenten 28 der Halbleiterchip 2, die Bonddrähte 14 und die Oberseite des Umverdrahtungssubstrats 17. Folglich sind die Oberflächen der Bonddrähte, des Halbleiterchips 2 sowie der Oberseite des Umverdrahtungssubstrats 17 mit der Pufferschicht 5 bedeckt.
In dieser Ausführungsbeispiel weist die Pufferschicht 5 ein thermoplastisches Material und ferner eine Haftvermittlerkomponente 23 auf. Die Haftvermittlerkomponente ist in der Struktur des thermoplastischen Materials aufgenommen. Die Haftvermittlerkomponente 23 verbessert die Haftung zwischen dem thermoplastischen Material 6 und der Kunststoffgehäusemasse 4 sowie zwischen den eingebetteten Halbleiterkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse 4. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Haftvermittler Polyimid. Die Oberfläche der Bonddrähte 14, des Halbleiterchips 2 und der Oberseite des Umverdrahtungssubstrats 17 werden mit der Pufferschicht 5 beschichtet. Dies kann mittels Sprühen oder Tauchen durchgeführt werden.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil 16 wird durch das folgende Verfahren hergestellt. Der Halbleiterchip 2 wird auf der Oberseite des Substrats 17 mittels einer Befestigungsschicht 12 montiert. Die Bonddrahtverbindungen 14 zwischen den Chipkontaktflächen 13 und den Innenkontaktflächen 11 des Substrats 17 werden hergestellt, damit der Halbleiterchip 2 mit dem Substrat 17 elektrisch verbunden ist. Eine Pufferschicht 5 wird auf den Oberflächen der Bonddrähte, des Halbleiterchips 2 sowie der Oberseite des Umverdrahtungssubstrats 17 aufgebracht, damit die Oberfläche vollständig mit der Pufferschicht 5 abgedeckt ist.
Anschließend werden der beschichtete Halbleiterchip 2, die beschichteten Bondrähte 14 und die beschichtete Oberseite des Substrats 17 in einer Kunststoffmasse 4 eingebettet. Außenkontakte können dann auf den Außenkontaktflächen aufgebracht werden, damit das Bauteil 16 auf einer Leiterplatte montiert werden kann. Das Bauteil 16 kann getestet werden.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil 24 mit einem Flachleiterrahmen 3, in dem die Oberflächen der eingebetteten Halbleiterkomponenten vollständig mit einer Pufferschicht 5 beschichtet sind. In dieser Ausführungsform weist die Pufferschicht 5 eine erste Schicht 25 aus einem thermoplastischen Material 6 und eine zweite Schicht 26, die einen Haftvermittler 27 aufweist, auf. Der Haftvermittler 27 ist somit auf dem thermoplastischen Material 6 angeordnet.
In der Ausführungsform der 3 sind die Halbleiterkomponenten 28 der Halbleiterchip 2, die Bonddrähte 14, die Chipinsel 7 und die inneren Bereiche 9 der Flachleiter 8.
Die Haftvermittlerschicht 27 weist ein Metalloxid auf, die in dieser Ausführungsform eine poröse raue Oberfläche vorsieht. Die raue Oberfläche verbessert die mechanische Verankerung zwischen den eingebetteten Komponenten 28 und der Kunststoffgehäusemasse 4.
Die zusätzliche Haftvermittlerschicht 26 hat den Vorteil, dass die Haftung zwischen der Kunststoffgehäusemasse 4 und dem thermoplastischen Material 6 sowie zwischen der Kunststoffgehäusemasse 4 und dem Flachleiterrahmen 3 und den weiteren eingebetteten Komponenten verbessert wird. Diese Anordnung reduziert weiter auf Grund des Haftvermittlers 27 das Risiko von Rissbildung und sieht gleichzeitig ein Mechanismus vor, bei dem aufgetretene Risse mit dem thermoplastischen Material gefüllt werden können.
Bei diesem Halbleiterbauteil ist zur Verbesserung der Oberflächenhaftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten 3 der Kunststoffgehäusemasse 4 sämtliche Halbleiterbauteilkomponenten 3 nach ihrem Zusammenbau auf dem Flachleiterrahmen 3 mit der Pufferschicht 5 versehen worden. Erst werden die Oberflächen mit einer Schicht 25 aus thermoplastischem Material 6 beschichtet. Danach wird eine Haftvermittlerschicht 26 auf der thermoplastischen Schicht 25 aufgebracht.

1: Erstes Halbleiterbauteil
2: Halbleiterchip
3: Flachleiterrahmen
4: Kunststoffgehäusemasse
5: Pufferschicht
6: thermoplastisches Material
7: Chipinsel
8: Flachleiter
9: innerer Bereich des Flachleiters
10: äußerer Bereich des Flachleiters
11: Innenkontaktfläche
12: Klebstoff
13: Chipkontaktfläche
14: Bonddraht
15: Epoxidharz
16: zweites Halbleiterbauteil
17: Umverdrahtungssubstrat
18: Unterseite
19: Außenkontaktfläche
20: Leiterbahn
21: Durchkontakt
22: dielektrisches Material
23: Haftvermittler
24: drittes Halbleiterbauteil
25: erste Schicht
26: zweite Schicht
27: Metalloxid
28: Halbleiterkomponente

Claims

Halbleiterbauteil (1; 16; 24) mit in Kunststoffgehäusemasse (4) eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten (28), wobei die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten (28), die mit der Kunststoffgehäusemasse (4) eine Grenzfläche bilden, zumindest teilweise eine Pufferschicht (5) aufweisen, die zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten (28) und der Kunststoffgehäusemasse (4) angeordnet ist, und wobei die Pufferschicht (5) zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material (6) besteht, wobei das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 120°C aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) eine Schmelztemperatur (Tm) von mehr als 260°C aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) Polyamid 66, Polyamid 46, Polyphenylensulfid, Polyethylenterephthalat, Polyaryletherketon, Polyetheretherketon oder Polycarbonat oder Copolymere aus diesen Polymeren aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 10 μm aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 300 nm aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 50 nm aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) ferner einen Haftvermittler (23) aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (23) in der Struktur des thermoplastischen Materials (6) aufgenommen ist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (27) als Beschichtung (26) auf dem thermoplastischen Material (6) angeordnet ist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (23; 27) Epoxid, Polyimid, Polyacrylat, Metalloxid oder Halbleiteroxid oder Mischungen dieser Substanzen aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Pufferschicht (5) von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten (28) zu einer mikroporösen Morphologie im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse (4) graduell zunimmt.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (16) als Halbleiterbauteilkomponente (28) ein Verdrahtungssubstrat (17) mit strukturierter Metallbeschichtung (11, 19, 20) aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (16) als Halbleiterbauteilkomponente (28) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1; 24) als Halbleiterbauteilkomponente (28) einen Flachleiterrahmen (3) aufweist, der eine Chipinsel (7) und innere Flachleiter (9) aufweist, die außerhalb der Kunststoffgehäusemasse (4) in Außenflachleiter (10) als Außenkontakte übergehen.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (28) einen Halbleiterchip (2) aufweist.
Halbleiterbauteil (1; 16; 24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (28) Bonddrähte (14) aufweist.
Systemträger (3; 17) mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen, die zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (28) eine räumliche Verdrahtungsstruktur mit Innenkontaktflächen (11) für elektrische Verbindungen zu einem Halbleiterchip (2) aufweisen, wobei die Oberflächen des Systemträgers (3; 17), die bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (1) mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) eine Grenzfläche bilden, zumindest teilweise eine Pufferschicht (5) aufweisen, die zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material (6) besteht, und wobei die Innenkontaktflächen (11) frei von der Pufferschicht (5) sind und wobei das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C aufweist.
Systemträger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 120°C aufweist.
Systemträger nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) eine Schmelztemperatur (Tm) von mehr als 260°C aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material (6) Polyamid 66, Polyamid 46, Polyphenylensulfid, Polyethylenterephthalat, Polyaryletherketon, Polyetheretherketon oder Polycarbonat oder Copolymere aus diesen Polymeren aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 10 μm aufweist.
Systemträger nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 300 nm aufweist.
Systemträger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) eine mittlere Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 50 nm aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) ferner einen Haftvermittler (23; 27) aufweist.
Systemträger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (23) in der Struktur des thermoplastischen Materials (6) aufgenommen ist.
Systemträger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (27) als Beschichtung (26) auf dem thermoplastischen Material (6) angeordnet ist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (23; 27) Epoxid, Polyimid, Polyacrylat, Metalloxid oder Halbleiteroxid oder Mischungen dieser Substanzen aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Pufferschicht (5) von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten (28) zu einer mikroporösen Morphologie im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse (4) graduell zunimmt.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (16) als Halbleiterbauteilkompo nente (28) ein Verdrahtungssubstrat (17) mit strukturierter Metallbeschichtung (11, 19, 20) aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (16) als Halbleiterbauteilkomponente (28) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen (11, 19, 20) aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1; 24) als Halbleiterbauteilkomponente (28) einen Flachleiterrahmen (3) aufweist, der eine Chipinsel (7) und innere Flachleiter (9) aufweist, die außerhalb der Kunststoffgehäusemasse (4) in Außenflachleiter (10) als Außenkontakte übergehen.
Systemträger nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (3) Innenflachleiter (9) mit Innenkontaktflächen (11) aufweist, die in Außenflachleiter (10) übergehen und von einem Systemträgerrahmen gehalten werden, wobei der Flachleiterrahmen (3) ein Flachleiterband mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen aufweist, wobei die Innenflachleiter (9) auf ihren Oberflächen die Pufferschicht (5) aufweisen, und wobei die Kontaktanschlussflächen (11), die Außenflachleiter (10) und der Systemträgerrahmen, frei von der Pufferschicht (5) sind.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (3) mit selektiv angeordneter Puffer schicht (5) zu seiner Positionierung in einer Bestückungsmaschine eine Perforation entlang eines Systemträgerrahmens aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (3) auf den Kontaktanschlussflächen (11) eine Metall-Legierungs-Plattierung vorzugsweise aus Silber und/oder eine Lot-Legierung aufweist.
Systemträger nach einem der Ansprüche 18 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (3) Reinstkupfer und/oder eine Kupferlegierung als Basismaterial aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers (3) für Halbleiterbauteile (1), das folgende Verfahrensschritte aufweist, – Strukturieren einer Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist, zu einem Systemträger (3; 17) mit einer Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (28) in Halbleiterbauteilpositionen des Systemträgers (3; 17); – Beschichten von Oberflächen des Systemträgers (3; 17), die mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (1) eine Grenzfläche bilden, mit einer Pufferschicht (5), wobei die Pufferschicht (5) zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material (6) besteht und wobei das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Oberflächen des Systemträgers (3; 17) mittels Tauchen, Sprühen oder Drucken erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 37 oder Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) auf freiliegenden Oberflächen des Systemträgers (3) allseitig abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschichten des Systemträgers (3) mit der Pufferschicht (5), freizuhaltende Oberflächenbereiche mit einer Schutzschicht bedeckt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beschichten des Systemträgers (3) mit der Pufferschicht (5) freizuhaltende Oberflächenbereiche freigelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) ferner einen Haftvermittler (23; 27) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (27) nach dem Abscheiden des thermoplastischen Materials (6) auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials (6) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) mit einer mittleren Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 10 μm, vorzugsweise 2 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 2 nm ≤ D ≤ 50 nm aufgetragen wird.
Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 44, das folgende zusätzliche Verfahrensschritte aufweist, – Bereitstellen eines Systemträgers (3; 17) mit selektiv aufgebrachter Pufferschicht (5) auf den Oberflächen, die mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) eine Grenzschicht bilden, unter Freilassen von Kontaktanschlussflächen (11); – Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (28) wie Halbleiterchips (2) auf den Systemträger (3; 17) in den Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips (2) mit Innenkontaktflächen (11) des Systemträgers (3; 17) über elektrische Verbindungselemente (14); – Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (28) in eine Kunststoffgehäusemasse (4); – Auftrennen des Systemträgers (3; 17) in einzelne Halbleiterbauteile (1; 16; 24).
Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (28) in eine Kunststoffgehäusemasse (4) die noch nicht be schichteten Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten (28) ebenfalls mit der Pufferschicht (5) beschichtet werden.
Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) unter Verwendung eines zunächst nicht mit Pufferschicht (5) beschichteten Systemträgers (3; 17), – Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (28) wie Halbleiterchips (2) auf einen Systemträger (3; 17) in Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips (2) mit Kontaktanschlussflächen (11) des Systemträgers (3; 17) über elektrische Verbindungselemente (14); – Aufbringen einer Pufferschicht (5) auf die Oberflächen der Bauteilkomponenten (28), die in eine Kunststoffgehäusemasse (4) eingebettet werden sollen, wobei die Pufferschicht (5) zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Material (6) besteht und das thermoplastische Material (6) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 150°C aufweist; – Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (28) in eine Kunststoffgehäusemasse (4); – Auftrennen des Systemträgers (3; 17) in einzelne Halbleiterbauteile (1; 16; 24).
Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen einer Pufferschicht (5) auf die Oberflächen der Bauteilkomponenten (28) mittels Tauchen, Sprühen oder Drucken erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) ferner einen Haftvermittler (23; 27) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (27) nach dem Abscheiden des thermoplastischen Materials (6) auf der Oberfläche des thermoplastischen Materials (6) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (5) mit einer mittleren Dicke D zwischen 2 nm ≤ D ≤ 10 μm, vorzugsweise 2 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 2 nm ≤ D ≤ 50 nm aufgetragen wird.