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Die Erfindung bezieht sich auf Module, die einen Sensorchip enthalten und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
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In der Technik sind Halbleiter-Sensormodule bekannt, deren Funktionalität von der Orientierung des Halbleiter-Sensorchips bezüglich der drei Raumrichtungen abhängt. Beispiele hierfür sind unter anderem Sensoren oder Sender mit gerichteter Abstrahlung. Darunter fallen optische Sensoren und Sender und beispielsweise auch Bewegungssensoren (z.B. Beschleunigungssensoren), die bauartbedingt je nach Orientierung des Sensors im Raum Bewegungen in den verschiedenen Raumrichtungen mit unterschiedlichem Ansprechverhalten erfassen.
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Sensorchips werden typischerweise planar in ein Halbleiter-Gehäuse eingebaut, wobei die aktive Oberfläche des Sensorchips parallel zu der Montageebene des Halbleiter-Gehäuses auf einem Applikations-Board liegt. Soll eine andere Orientierung des Sensorchips gegenüber dem Applikations-Board erreicht werden, wird das Sensorchip-Modul üblicherweise auf eine kleine Hilfs-Leiterplatte montiert, die dann in der gewünschten Orientierung (z.B. senkrecht) an dem Applikations-Board angebracht wird. Dies ist mit einem relativ hohen Montageaufwand verbunden.
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Die Druckschrift
US 6 035 712 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors. Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Sensorchip auf einen Leadframe aufgebracht, der aus einem Trägerelement und mehreren Leads gefertigt ist. Durch Biegen des Trägerelements wird der Sensorchip in eine senkrechte Position gebracht und anschließend mit einer Vergussmasse vollständig vergossen. Die
DE 10 2004 019 428 A1 zeigt ein Halbleiterbauteil mit einem Hohlraumgehäuse, wobei ein Sensorchip und ein Signalauswertungschip auf dem gleichen Träger in dem Hohlraumgehäuse angeordnet sind. Die
EP 0 557 917 A1 zeigt ein Modul, in welchem Beschleunigungssensoren auf engem Raum und senkrecht zur Auswerteelektronik angeordnet sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Sensorchip-Modul zur Verfügung zu stellen, das vereinfacht herzustellen und zu montieren ist.
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Vor diesem Hintergrund ist ein Sensorchip-Modul vorgesehen, welches einen Sensorchip, einen Halbleiterchip und einen biegsamen Chipträger umfasst, auf welchem der Sensorchip und der Halbleiterchip aufgebracht sind. Ferner umfasst das Sensorchip-Modul ein Modulgehäuse, welches eine Montageebene des Sensorchip-Moduls definiert und ein den Sensorchip aufnehmendes Sensorchip-Hohlraumgehäuse und ein den Halbleiterchip aufnehmendes Halbleiterchip-Gehäuse umfasst, wobei der Chipträger in der Weise gebogen ist, dass eine aktive Oberfläche des Sensorchips gegenüber der Montageebene des Sensorchip-Moduls geneigt ist und eine Wand des Halbleiterchip-Gehäuses eine Öffnung des Sensorchip-Hohlraumgehäuses verschließt.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 schematische Schnittdarstellungen eines herkömmlichen Sensorchip-Moduls in unterschiedlichen Prozess-Schritten der Fertigung;
- 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Fertigungsablaufs des Sensorchip-Moduls gemäß 1;
- 3 bis 7 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Sensorchip-Moduls in unterschiedlichen Prozess-Schritten der Fertigung;
- 8 und 9 weitere Ausführungsbeispiele vom erfindungsgemäßen Sensorchip-Modul in schematischen Schnittdarstellungen;
- 10 eine schematische Grundrissdarstellung der Sensorchip-Module gemäß den 3 bis 9; und
- 11 schematische Schnittdarstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels in unterschiedlichen Prozess-Schritten der Fertigung.
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Im Folgenden werden herkömmliche Module mit einem Halbleiter-Sensorchip beschrieben, dessen aktive Oberfläche gegenüber der Montageebene des Moduls geneigt ist, d.h. nicht parallel verläuft. Dabei kann der Halbleiter-Sensorchip von unterschiedlichster Art sein. Beispielsweise kann er elektromechanische oder elektrooptische Funktionselemente im Bereich seiner aktiven Oberfläche enthalten. Er kann in Form eines richtungsabhängigen Sensorchips realisiert sein. Ein Sensorchip kann als sogenanntes MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System), d.h. mikroelektronisches mechanisches System, ausgeführt sein, wobei mikromechanische bewegliche Strukturen wie beispielsweise Brücken, Membranen oder Zungenstrukturen vorgesehen sein können. Solche Sensorchips können insbesondere Bewegungssensoren sein, die als Beschleunigungssensoren (welche Beschleunigungen in verschiedenen Raumrichtungen erfassen) oder Rotationssensoren ausgeführt sein können. Derartige Sensoren werden auch als Gyrosensoren, Roll-Over-Sensoren, Aufprallsensoren, Intertial-Sensoren usw. bezeichnet und werden beispielsweise in der Automobilindustrie zur Signalerfassung in ESP (Electronic Stability Program) Systemen, ABS (Anti-Blockier-Systemen), Airbags und ähnlichem verwendet.
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Halbleiter-Sensormodule, in welche solche Funktionselemente eingebettet sind, umfassen in der Regel elektronische Schaltungen, die zur Ansteuerung der Funktionselemente dienen. Solche elektronischen Schaltungen können entweder auf dem das Funktionselement ausbildenden Halbleiter-Sensorchip oder auf einem separaten Halbleiterchip, der in das Modul integriert ist, implementiert sein. Beispielsweise kann bei einem Bewegungssensor die Auslenkung eines beweglichen Mikrofunktionselements piezoresistiv oder kapazitiv ausgelesen und in solchen elektronischen Schaltungen weiterverarbeitet werden. Der separate Halbleiterchip kann beispielsweise als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ausgeführt sein und z.B. eine RF (Radio Frequency) Funktionalität zur drahtlosen Signalweiterleitung haben.
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Die 1 und 2 betreffen Herstellungsschritte zur Fertigung eines solchen herkömmlichen Sensorchip-Moduls (z.B. Bewegungssensor) . Ausgangspunkt der Herstellung ist beispielsweise ein flacher, ungebogener metallischer Leiterrahmen, der im Folgenden wie in der Technik üblich als Leadframe 1 bezeichnet wird, siehe Schritt S1 der 2. Die Flächenebene des Leadframes 1 ist parallel zu der späteren Montageebene des Sensorchip-Moduls.
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Ein derartiger Leadframe 1 kann beispielsweise durch Stanzen oder Ätzen aus einer dünnen Metallschicht (die Dicke der Metallschicht kann z.B. im Bereich von 0,1 mm bis einigen Millimetern liegen) eines Metallbandes erzeugt werden. Leadframes werden auch als Anschlussrahmen oder Stanzgitter bezeichnet und dienen sowohl als Chipträger als auch zur Realisierung der Zuleitungen (Beinchen) für die Außenkontaktierung des Sensorchip-Moduls. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit von Modulen mit Beinchen (Leads) kommen auf Leadframe-Basis hergestellte Module in der Automobilindustrie in großem Umfang zum Einsatz.
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In einem nächsten Schritt S2 wird ein Hohlgehäuse 2 an den Leadframe 1 angebracht. Im Folgenden werden die Begriffe „Hohlgehäuse“ und „Hohlraumgehäuse“ als synonym vorausgesetzt. Das Hohlgehäuse 2 wird typischerweise vor der Montage des Sensorchips durch Kunststoffumspritzen des Leadframes 1 hergestellt. Nach dem Umspritzen des Leadframes 1 ist das Kunststoff-Hohlgehäuse 2 fest mit dem Leadframe 1 verbunden.
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In einem nächsten Schritt S3 wird ein Sensorchip 3 in das Hohlgehäuse 2 eingesetzt, auf den Leadframe 1 montiert und mit Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 elektrisch verbunden. Die Montage des Sensorchips 3 auf den Leadframe 1 kann beispielsweise durch Kleben oder Löten erfolgen. Gemäß 1 kann die elektrische Kontaktierung des Sensorchips 3 über Bonddrähte 4 vorgenommen werden, die sich von der aktiven Oberfläche des Sensorchips 3 zu den Anschlusselementen 1a erstrecken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur elektrischen Kontaktierung des Sensorchips 3 die Flip-Chip-Technologie einzusetzen, bei welcher die aktive Oberfläche des Sensorchips 3 dem Leadframe 1 zugewandt ist und die elektrische Kontaktierung zwischen dem Sensorchip 3 und den Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 über Lotelemente (solder bumps) realisiert wird (Schritt S3).
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Nach der Montage und der Ankontaktierung des Sensorchips 3 an den Leadframe 1 kann der Sensorchip 3 aus Zuverlässigkeitsgründen im Hohlgehäuse 2 mit einem weichen Gel (z.B. Silikongel) vergossen werden (in den 1 und 2 nicht dargestellt).
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Später erfolgt ein Umbiegeschritt, bei welchem das Hohlgehäuse 2 gegenüber dem Leadframe 1 so umgeklappt wird, dass der Sensorchip 3 in eine gegenüber den Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 verkippte Lage gelangt. Insbesondere kann wie in 1 dargestellt eine 90° Verkippung vorgenommen werden, sodass die aktive Oberfläche des Sensorchips 3, die ursprünglich parallel zu der Leadframe-Ebene verlief, nunmehr senkrecht auf dieser Ebene steht (Schritt S4).
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Die Montage des Sensorchip-Moduls auf ein Applikations-Board (nicht dargestellt), z.B. eine Leiterplatte aus Epoxidharz oder eine andere metallisierte Unterlage, erfolgt über die Anschlusselemente 1a. Infolge des vorausgegangenen Leadframe-Biegeschritts wird erreicht, dass anders als bei einer üblichen, „waagerechten“ Montage des Sensorchip-Moduls auf das Applikations-Board der Sensorchip geneigt gegenüber der Ebene des Applikations-Board (nicht dargestellt) ausgerichtet ist. Die Montageebene des Sensorchip-Moduls in 1 ist dabei durch die untere Gehäusewandung 2a (d.h. der Grundfläche bzw. dem Boden des Sensorchip-Moduls beim Bestückungsvorgang am Applikations-Board) und damit durch die dazu parallel verlaufenden Anschlusselemente 1a des Leadframes 1 vorgegeben. Die gewünschte senkrechte Bestückbarkeit des Applikations-Boards mit dem Sensorchip-Modul bleibt also gewährleistet.
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Durch das Umbiegen des Leadframes 1 zur Neuorientierung des Hohlgehäuses 2 gegenüber den Anschlusselementen 1a des Leadframes 1 wird erreicht, dass bei der Bestückung eines Applikations-Boards der Sensorchip 3 automatisch in einer Position auf dem Applikations-Board montiert wird, bei der seine aktive Oberfläche und die darin z.B. mikromechanisch ausgebildeten Funktionselemente nicht parallel zu der Montageebene des Sensorchip-Moduls verlaufen.
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3 zeigt Darstellungen eines Fertigungsablaufes eines erfindungsgemäßen Sensorchip-Moduls, welches ein Hohlgehäuse 2 mit einem darin enthaltenen Sensorchip 3 sowie einen Halbleiterchip 5 in einem Halbleiterchip-Gehäuse 6 umfasst. Dieselben Bezugszeichen wie in der 1 werden zur Bezeichnung identischer oder funktionsähnlicher Teile verwendet.
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Ausgangspunkt des Herstellungsablaufs ist wiederum ein ebener, ungebogener Leadframe 1 bestehend z.B. aus mehreren Abschnitten 1a, 1b, 1c und 1d. Der Abschnitt 1b dient als Chipträger für den Sensorchip 3 und der Abschnitt 1c dient als Chipträger für den Halbleiterchip 5. Wie aus 3 ersichtlich führt der Abschnitt 1d aus dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 heraus und stellt beim fertigen Sensorchip-Modul (untere Darstellung in 3) nach einem Biegeschritt ein Anschlussbeinchen (lead) dar. Der das Anschlusselement für den Sensorchip 3 realisierende Abschnitt 1a führt, wie bereits in 1 gezeigt, ebenfalls aus dem Modul (genauer: aus dem Hohlgehäuse 2 des Moduls) heraus und kann ebenfalls zu Außenanschlusszwecken genutzt werden.
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Die Herstellung des in 3 gezeigten Sensorchip-Moduls ist wie folgt:
- Zunächst wird der ebene Leadframe 1 mit den oben genannten Leadframe-Abschnitten 1a, 1b, 1c, 1d gefertigt. Gemäß einem ersten möglichen Verfahrensablauf wird der Halbleiterchip 5 auf den Leadframe 1 montiert (z.B. geklebt oder gelötet) und elektrisch ankontaktiert. Die elektrische Ankontaktierung kann z.B. über Bonddrähte 7 erfolgen, die Anschlussflächen 8 an der aktiven Oberfläche des Halbleiterchips 5 mit den Anschlusselementen 1a und 1d des Leadframes 1 verbinden. Andere Montage- und Kontaktierungstechniken, z.B. die Flip-Chip-Technik, sind ebenfalls möglich.
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Danach wird der Leadframe 1 mit dem darauf montierten und ankontaktierten Halbleiterchip 5 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, welches zwei Kavitäten für die Herstellung des Hohlgehäuses 2 und des Halbleiterchip-Gehäuses 6 aufweist. Die beiden Gehäuse 2 und 6 werden vorzugsweise also in einem Arbeitsschritt an den Leadframe 1 angespritzt. Nach dem Anspritzvorgang ist der Halbleiterchip 5 vollständig gehäust.
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Alternativ ist es auch möglich, den Halbleiterchip 5 erst nach dem Umspritzen des Leadframes 1 an den Leadframe 1 zu montieren und elektrisch anzukontaktieren. In diesem Fall ist das Halbleiterchip-Gehäuse 6 ebenfalls ein Hohlgehäuse (vergleichbar mit dem Hohlgehäuse 2), in welches der Halbleiterchip 5 nachträglich eingebracht wird. Diese Ausführungsvariante mit zwei SMD- (Surface Mounted Device) bestückbaren Gehäusen 2, 6 wird später anhand 6 erläutert.
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Da der Halbleiterchip 5 typischerweise keine Sensorik enthält, sondern als Treiberchip oder Auswertechip für den Sensorchip 3 fungiert, ist der Halbleiterchip 5 in der Regel unempfindlich gegenüber mechanischen Verspannungen und kann daher gemäß der ersten Herstellungsvariante mit einem Kunststoff-Vollgehäuse 6 umspritzt werden.
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Anschließend wird, wie anhand 1 bereits erläutert, der Sensorchip 3 in das Hohlgehäuse 2 eingesetzt.
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Das fertiggestellte Sensorchip-Modul nach Durchführung des Umbiegeschrittes ist in der untersten Darstellung der 3 erkennbar. Beim Umbiegeschritt wird der aus dem Hohlgehäuse 2 des Sensorchips 3 herausführende Abschnitt 1a des Leadframes 1 an drei Stellen umgebogen, wodurch die aktive Oberfläche des Sensorchips 3 gegenüber der Ebene des Abschnitts 1a geneigt (hier um 90°) wird. Dabei bleibt der Abschnitt 1a bis auf seinen in das Hohlgehäuse 2 hineinstehenden Bereich weiterhin in derselben Ebene wie die Leadframe-Abschnitte 1c und 1d, d.h. in derjenigen Ebene, die der Leadframe 1 bei seiner planaren Bestückung mit dem Halbleiterchip 5 und dem Sensorchip 3 aufwies und die gleichzeitig die Montageebene des fertiggestellten Sensorchip-Moduls darstellt.
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Wie in der untersten Darstellung in 3 erkennbar, wird das Hohlgehäuse 2 bei dem Umbiegeschritt verschlossen („gedeckelt“), indem die Öffnung des Hohlgehäuses 2 durch eine Seitenwand 6a des Halbleiterchip-Gehäuses 6 abgedeckt wird. Die Neuausrichtung des Sensorchips 3 und das Schließen des Hohlgehäuses 2 können somit in eleganter Weise in demselben Arbeitsschritt erfolgen. Das Sensorchip-Gehäuse 2 und das Halbleiterchip-Gehäuse 6 werden dann z.B. durch Kleben, Verschweißen oder Verrasten fest zusammengefügt und typischerweise unlösbar miteinander verbunden.
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In einem weiteren Schritt werden die Leadframe-Abschnitte 1d so umgebogen, dass sie Beinchen des Sensorchip-Moduls bilden. Die Beinchen des Sensorchip-Moduls werden als Außenkontakte für die elektrische Kontaktierung des Sensorchip-Moduls auf einem Applikations-Board (nicht dargestellt) genutzt. Wie der 3 zu entnehmen ist, kann das aus den Gehäusen 2 und 6 aufgebaute Sensorschip-Modul in herkömmlicher Weise mit parallel zu der Montageebene verlaufenden Leadframe-Abschnitten 1a, 1d und parallel zu der Montageebene ausgerichtetem Halbleiterchip 5 auf dem Applikations-Board montiert werden, wobei der Sensorchip 3 senkrecht (oder unter einem anderen Neigungswinkel als 90°) gegenüber der Montageebene des Sensorschip-Moduls (d.h. der Grund- bzw. Bodenfläche des Sensorchip-Moduls bezogen auf den Bestückungsvorgang am Applikations-Board) ausgerichtet ist. Ein Vorteil besteht darin, dass die Neuorientierung des Sensorchips 3 im Sensorschip-Modulgehäuse (package) erfolgt und das Sensorschip-Modulgehäuse in herkömmlicher Weise auf das Applikations-Board montiert werden kann. Mit anderen Worten entfallen zusätzliche Maßnahmen (z.B. die Montage des Sensorchip-Modulgehäuses auf einer Hilfs-Leiterplatte, die senkrecht an dem Applikations-Board befestigt wird), wie sie bei bekannten Lösungen erforderlich sind.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches sich von dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass das Halbleiterchip-Gehäuse 6 abgeschrägte Wandflächen 6a und 6b aufweist, und dass freie Endflächen 2c des Hohlgehäuses 2 ebenfalls als entsprechende Schrägflächen realisiert sind. Die Abschrägung der Seitenwandflächen 6a, 6b erleichtern insbesondere bei Verwendung von Duroplasten als Kunststoffmaterial das Umspritzen des Leadframes 1, da sie als Entformungsschrägen das Öffnen des Spritzgießwerkzeugs nach dem Anhärten des Kunststoffs erleichtern.
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Darüber hinaus zeigt 4, dass das Hohlgehäuse 2 so dimensioniert werden kann, dass die bodenseitige Gehäusewandung 2a von dem Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 vertikal beabstandet ist. Dies ermöglicht es, den außerhalb des Hohlgehäuses 2 verlaufenden Abschnitt 1a des Leadframes 1 mit einer U-förmigen Ausbiegung 8 zu fertigen, die bei der Bestückung eines Applikations-Boards mit dem Sensorchip-Modul als Außenkontakt nutzbar ist. Sofern keine Ausbiegung 8 vorgesehen ist, kann die bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel vorhandene Beabstandung der Gehäusewandung 2a von dem Applikations-Board (nicht dargestellt) bewirken, dass keine versehentliche elektrische Verbindung zwischen dem an der Gehäuseaußenseite verlaufenden Abschnitt 1a des Leadframes 1 und elektrischen Strukturen auf dem Applikations-Board entstehen kann.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen lediglich dadurch unterscheidet, dass hier auch die Seitenwände 2a, 2b des Hohlgehäuses 2 mit Entformungsschrägen zur Erleichterung der Entnahme des Spritzgießproduktes aus dem Spritzgießwerkzeug ausgestattet sind.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem auch das Halbleiterchip-Gehäuse als Hohlgehäuse 106 ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Halbleiterchip 5 wie bereits angesprochen nach dem Spritzgießschritt (bei welchem beide Hohlgehäuse 2 und 106 gleichzeitig gefertigt werden) an den Leadframe 1 montiert und elektrisch ankontaktiert werden. Ferner ergibt sich die Möglichkeit, auch den Halbleiterchip 5 in eine Vergussmasse 9, beispielsweise einem Gel, einzubetten, die unterschiedlich zu dem Material des Hohlgehäuses 106 sein kann. Dies ist vorteilhaft, sofern auch der Halbleiterchip 5 oder dessen elektrische Kontaktierung (z.B. die Bonddrähte 7) empfindlich gegenüber Verspannungen oder den bei dem Spritzgießvorgang auftretenden Kräften sind.
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Nach dem Einbetten des Halbleiterchips 5 in die Vergussmasse 9 wird das Hohlgehäuse 106 durch einen Deckel 106a verschlossen. Der Verschluss des Hohlgehäuses 2 mit dem darin enthaltenen Sensorchip 3 erfolgt wiederum durch den Umbiegeschritt. 6 verdeutlicht ferner die Möglichkeit, den Sensorchip 3 zur Erzielung einer spannungsarmen Anbringung („low stress die attach“) in einer belastungsabsorbierenden Vergussmasse 10 (z.B. Gel, insbesondere Silikongel) unterzubringen. Diese Möglichkeit ergibt sich bei allen Ausführungsbeispielen, bei welchen der Sensorchip 2 in ein Hohlgehäuse 2 eingesetzt ist. Ferner können die in den vorhergehenden Figuren erläuterten Ausgestaltungen mit den Merkmalen des in 6 gezeigten Moduls kombiniert werden.
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7 zeigt die Herstellungsschritte eines Sensorchip-Moduls bei Verwendung eines vorgebogenen Leadframes 11. Der vorgebogene Leadframe 11 weist die Abschnitte 11a, 11b, 11c, 11d auf, die den Abschnitten 1a, 1b, 1c, 1d in den vorangegangenen 3 bis 6 entsprechen. Der aus dem Hohlgehäuse 2 für den Sensorchip 3 herausragende Leadframe-Abschnitt 11a ist mit einer U-förmigen Ausbiegung 18a versehen, und der aus dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 herausstehende Endabschnitt 11d weist ebenfalls eine solche U-förmige Ausbiegung 18b auf. Dabei bewirkt die Ausbiegung 18a, dass ein Teil des Leadframe-Abschnitts 11a, der sich entlang der Gehäusewandung 2a des Hohlgehäuses 2 erstreckt, von der Gehäusewandung 2a etwas wegsteht und als Beinchen für die Montage des Sensorchip-Moduls auf dem Applikations-Board (nicht dargestellt) eingesetzt werden kann. Die Außenseite der Gehäusewandung 2a kann bündig mit dem Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 verlaufen. Die Ausbiegungen 18b realisiert ebenfalls ein Kontaktbeinchen des fertiggestellten Sensorchip-Moduls, siehe untere Abbildung in 7.
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8 zeigt in den Darstellungen a bis f weitere Realisierungsmöglichkeiten für das Sensorchip-Modul. Es wird deutlich, dass das Hohlgehäuse 2 für den Sensorchip 3 sowohl ungefüllt (a bis d) als auch mit einem Gel gefüllt sein kann (e und f). Wie bereits angesprochen kann das Halbleiterchip-Gehäuse 6 entweder als Vollgehäuse (a bis d) oder als Hohlgehäuse (e und f) ausgeführt sein. In den Darstellungen b und c weist die dem Hohlgehäuse 2 zugewandte Seitenwand 6a des Halbleiterchip-Gehäuses 6 einen zapfenförmigen Vorsprung auf, der in die Öffnung des Hohlgehäuses 2 eingreift und dadurch eine mechanisch stabile Steckverbindung des Hohlgehäuses 2 an dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 ermöglicht. Dabei ist in den Darstellungen b und c der 8 die Gehäusewandung 2a vertikal beabstandet gegenüber der Montageebene, die durch den Boden des Halbleiterchip-Gehäuses 6 definiert ist.
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Die in 8 dargestellten Gehäusevarianten weisen keine Entformungsschrägen auf und sind daher eher für die Verwendung von Thermoplasten als Gehäusematerial geeignet. Geeignete Thermoplasten sind flüssigkristalline Polymere, die auch als LC (Liquid Crystal)-Polymere bezeichnet werden.
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9 zeigt Darstellungen a bis f von Sensorchip-Modulen, welche Entformungsschrägen an dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 und teilweise auch dem Sensorchip-Gehäuse 2 aufweisen. Diese Gehäusevarianten eignen sich besonders für die Verwendung von Duroplasten - beispielsweise Epoxidharz - als Gehäusematerial. Als konstruktive Besonderheiten weisen die in den Darstellungen c und d gezeigten Ausführungsbeispiele im oberen Bereich des Halbleiterchip-Gehäuses 6 eine Stufenausnehmung 13 auf, in welche die Seitenwand 2c des Sensorchip-Gehäuses 2 eingreift, wodurch die Befestigungsstabilität verbessert werden kann. Ferner zeigt die Darstellung d der 9, dass eine Wandung 2d des Sensorchip-Hohlgehäuses 2 einen Überstand 2e aufweisen kann, welcher zur Abstützung des Sensorchip-Hohlgehäuses 2 auf dem Applikations-Board (nicht dargestellt) z.B. zur Sicherung des Zwischenraums zwischen der Wandung 2a und dem Applikations-Board eingesetzt werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass sich eine Vielzahl weiterer Ausführungsbeispiele aus Kombinationen von in den 3 bis 9 dargestellten Merkmalen ergeben.
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10 zeigt eine Grundansicht (footprint) der in den 3 bis 9 dargestellten Sensorchip-Module. Die aus den Leadframe-Abschnitten 1d bzw. 11d gebildeten Anschlussbeinchen 18b können sich entlang des freien Außenumfangs (drei Seiten) des Halbleiterchip-Gehäuses 6 erstrecken. Die aus dem Leadframe-Abschnitt 1a bzw. 11a hervorgehenden Leiterelemente erstrecken sich von dem Halbleiterchip-Gehäuse 6 in das Sensorchip-Hohlgehäuse 2 und verlaufen unterhalb der Gehäusewandung 2a. Sie können z.B. in Form von Ausbiegungen 18a als Anschlussbeinchen realisiert sein. Wie bereits anhand der 3 bis 9 erläutert, stellt in manchen Varianten der Leadframe-Abschnitt 1a, 11a jedoch keine Stelle dar, die elektrisch mit entsprechenden Gegenkontaktflächen auf dem Applikations-Board kontaktiert werden muss. Beispielsweise werden in den Darstellungen c der 8 und e der 9 die Abschnitte 1a, 11a nicht als Kontaktpads benötigt.
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Eine weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines flexiblen Chipträgers anstelle des Leadframes 1, 11. Ein flexibler Chipträger kann als mehrlagige Struktur mit mindestens einer Kunststoffschicht (beispielsweise Polyimid) und einer darüber liegenden Metallisierungsschicht ausgebildet sein. Die Kunststoffschicht kann beispielsweise etwa 100 µm dick sein und die Dicke der Metallisierungsschicht kann z.B. im Bereich von 5 bis 20 µm liegen. Strukturen mit mehreren Metallisierungsschichten sind ebenfalls möglich. Flexible Chipträger sind auch unter den Begriffen flexible Substrate („Flexsubstrat“) oder flexible Leiterplatten bekannt.
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11 zeigt exemplarisch für das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel Darstellungen eines Fertigungsablaufes eines Sensorchip-Moduls mit einem flexiblen Chipträger 100 anstelle eines Leadframes 1. Sämtliche Sensorchip-Module gemäß den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen können in analoger Weise mit einem flexiblen Chipträger 100 anstelle des Leadframes 1, 11 ausgestattet sein.
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Der flexible Chipträger 100 weist eine Metallisierungsschicht 101 auf, die auf einer Kunststoff-Trägerschicht 102 aufgebracht ist. Die Metallisierungsschicht 101 ist zur Ausbildung von Leiterwegen strukturiert. Zur Strukturierung der Metallisierungsschicht 101 können beispielsweise photolithographische Verfahren eingesetzt werden.
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An den flexiblen Chipträger 100 wird das Sensorchip-Hohlgehäuse 2 und das Halbleiterchip-Gehäuse 6 angebracht. Dies kann in der bereits beschriebenen Weise durch Spritzengießen in einem Spritzgießwerkzeug erfolgen. Dabei kann der flexible Chipträger 100 in dem Spritzgießwerkzeug so an Wandungen der beiden Spritzgießkavitäten anliegen, dass er hinterspritzt und nicht umspritzt wird. Dadurch bleibt die Kunststoff-Trägerschicht 102 auch im Bereich der Gehäuse 2, 6 rückseitig freiliegend.
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Der Umklappschritt zur Ausrichtung des Sensorchip-Gehäuses 2 wird durch die Flexibilität des flexiblen Chipträgers 100 ermöglicht.
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In der Kunststoff-Trägerschicht 102 sind an geeigneten Stellen Durchkontaktierungslöcher 103 vorgesehen, die in nicht dargestellter Weise entweder bereits an dem noch nicht hinterspritzten flexiblen Chipträger 100 oder während eines beliebigen späteren Zeitpunkt im Fertigungsablauf (z.B. an einem der in der 11 dargestellten Produkte) eingebracht werden. Die Durchkontaktierungslöcher 103 werden mit Durchkontaktierungs-Metallisierungen 104 gefüllt, die Außenkontaktflächen für die Montage des Sensorchip-Moduls auf einem Applikations-Board (nicht dargestellt) bilden. Der dem Applikations-Board zugewandte Modulboden wird hier durch den in der Montageebene verlaufenden flexiblen Chipträger 100 gebildet. Vorteilhaft ist, dass die Lage Außenkontaktflächen aufgrund der Möglichkeit der Signalverteilung durch die strukturierten Metallisierungsschicht über den gesamten Modulboden frei wählbar ist. Weitere mögliche Merkmale von einen flexiblen Chipträger 100 nutzenden Sensorchip-Modulen ergeben sich analog aus den 3 bis 10.
