DE102017210894A1 - Electronic module and method for producing an electronic module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul (1), welches eine Substratleiterplatte (2) aus einem isolierendem Material mit einer ersten Oberfläche (21), einer davon abgewandten zweiten Oberfläche (22) und einer umlaufenden Seitenfläche (23) und weiterhin auf der ersten Oberfläche (21) der Substratleiterplatte (2) angeordnete Metallisierungsflächen (24), elektronische Bauelemente (31, 32), die mit den Metallisierungsflächen (24) auf der ersten Oberfläche (21) elektrisch kontaktiert sind, auf der zweiten Oberfläche (22) der Substratleiterplatte (2) angeordnete Anschlusskontaktflächen (26) und eine über den elektronischen Bauelementen (31, 32) auf der ersten Oberfläche (21) angeordnete Moldmasse (4), welche die erste Oberfläche (21) über den Bauelementen (31, 32) bis zu der umlaufenden Seitenfläche (23) vollständig abdeckt, umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass ein an die umlaufende Seitenfläche (23) unmittelbar angrenzender umlaufender Randbereich (25) auf der ersten Oberfläche (21) der Substratleiterplatte (2) frei von Metallisierungsflächen (24) ist und die Moldmasse (4) in diesem umlaufenden Randbereich (25) in direktem Kontakt zu dem isolierendem Material der Substratleiterplatte (2) steht. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektronikmoduls.
Description
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind Elektronikmodule bekannt, die verpackte elektronische Bauelemente aufweisen und beispielsweise zur Drehzahlerfassung, als Winkelsensoren, oder zur Positions- oder Beschleunigungserfassung auf Leiterplatten von Steuergeräten bestückt werden können. Derartige Elektronikmodule werden auch als LGA-Package (LGA = Land Grid Array) hergestellt. Bei einem LGA-Package werden Anschlusskontaktflächen des auf der ersten Oberfläche angeordneten ASICs oder integrierten Schaltkreises auf der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche in Form eines schachbrettartigen Kontaktfeldes (dem sogenannten Grid Array) ausgeführt. Bei einem LGA-Package werden Halbleiterbauelemente, die als Bare-die-Bauelemente ausgeführt sind, zusammen mit passiven SMD-Widerständen (SMD = Surface Mounted Device) auf eine Substratleiterplatte bestückt. Als Moldmasse wird ein Duroplast über den elektronischen Bauelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet. Die Elektronikmodule werden zu unterschiedlichen Zwecken in der Unterhaltungselektronik und in der Kraftfahrzeugelektronik eingesetzt. Bekannt ist auch die Fertigung derartiger Elektronikmodule in einem Nutzen, bei dem aus einer Nutzenleiterplatte durch Vereinzelung eine Vielzahl an Elektronikmodulen erhalten wird. Die bekannten Herstellungserfahren verwenden dabei galvanische Beschichtungsverfahren zur Herstellung von Metallisierungsflächen auf der ersten und zweiten Oberfläche der Substratleiterplatte.In the prior art electronic modules are known which have packaged electronic components and can be equipped, for example, for speed detection, as angle sensors, or for position or acceleration detection on printed circuit boards of control units. Such electronic modules are also produced as LGA package (LGA = Land Grid Array). In an LGA package, terminal pads of the ASIC or integrated circuit disposed on the first surface are formed on the opposite second surface in the form of a checkerboard type contact patch (the so-called grid array). In an LGA package, semiconductor devices that are designed as bare-die devices are populated together with passive SMD resistors (SMD = Surface Mounted Device) on a substrate circuit board. As the molding compound, a thermoset is placed over the electronic components on the first surface. The electronic modules are used for different purposes in consumer electronics and automotive electronics. Also known is the production of such electronic modules in a utility in which a plurality of electronic modules is obtained from a benefit board by singulation. The known manufacturing processes use galvanic coating processes for producing metallization areas on the first and second surfaces of the substrate circuit board.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodule, das eine Substratleiterplatte aus einem isolierendem Material mit einer ersten Oberfläche, einer davon abgewandten zweiten Oberfläche und einer umlaufenden Seitenfläche aufweist. Auf der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte sind Metallisierungsflächen angeordnet. Auf der zweiten Oberfläche der Substratleiterplatte sind Anschlusskontaktflächen angeordnet. Elektronische Bauelemente sind mit den Metallisierungsflächen auf der ersten Oberfläche elektrisch kontaktiert. Über den elektronischen Bauelementen auf der ersten Oberfläche ist zum Schutz eine Moldmasse angeordnete, welche die erste Oberfläche über den Bauelementen bis zu der umlaufenden Seitenfläche vollständig abdeckt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass ein an die umlaufende Seitenfläche der Substratleiterplatte unmittelbar angrenzender umlaufender Randbereich auf der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte frei von Metallisierungsflächen ist und die Moldmasse in diesem umlaufenden Randbereich in direktem Kontakt zu dem isolierendem Material der Substratleiterplatte steht.The invention relates to an electronic module which has a substrate circuit board made of an insulating material having a first surface, a second surface remote therefrom and a peripheral side surface. Metallization surfaces are arranged on the first surface of the substrate circuit board. On the second surface of the substrate circuit board terminal contact surfaces are arranged. Electronic components are electrically contacted with the metallization areas on the first surface. A molding compound is arranged over the electronic components on the first surface for protection, which completely covers the first surface above the components up to the peripheral side surface. According to the invention, it is proposed that a circumferential edge region immediately adjacent to the circumferential side surface of the substrate circuit board is free of metallization surfaces on the first surface of the substrate circuit board and the molding compound is in direct contact with the insulating material of the substrate circuit board in this peripheral edge region.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektronikmoduls im Nutzen, wobei die Herstellung der Metallisierungsflächen durch ein chemisches Abscheidungsverfahren auf Kupferflächen wenigstens auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte erfolgt, wobei ein an die umlaufende Seitenfläche unmittelbar angrenzender umlaufender Randbereich auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte und ein Bereich auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte, der an zur späteren Vereinzelung vorgesehene Trennlinien angrenzt, frei von Metallisierungsflächen ist.Furthermore, the invention relates to a method for producing such an electronic module in use, wherein the production of the metallization by a chemical deposition process on copper surfaces at least on the first surface of the Nutzleiterplatte takes place, wherein a peripheral edge immediately adjacent to the circumferential side peripheral edge region on the first surface of the Nutzleiterplatte and an area on the first surface of the utility board adjacent to separation lines provided for later isolation is free of metallization areas.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäßen Elektronikmodule sind vorteilhaft auch für den Einsatz im Getriebefluid eines Kraftfahrzeuggetriebes geeignet. Hierfür ist keine zusätzliche Verpackung oder Abdeckung des Elektronikmoduls erforderlich, so dass dieses als sogenanntes 1st-Level-Package der durch die Moldmasse geschützten elektronischen Bauelemente eingesetzt werden kann. Das Elektronikmodul bietet gegenüber den herkömmlich eingesetzten bekannten Elektronikmodulen den Vorteil gegenüber Getriebefluid beständig zu sein und eine fluiddichte Verpackung der elektronischen Bauelemente bereitzustellen.The electronic modules according to the invention are advantageously also suitable for use in the transmission fluid of a motor vehicle transmission. For this purpose, no additional packaging or cover of the electronic module is required, so that this can be used as a so-called 1st-level package of protected by the molding compound electronic components. The electronic module has the advantage over transmission fluid used to be resistant to the conventionally used known electronic modules and to provide a fluid-tight packaging of the electronic components.
Die bekannten Elektronikmodule weisen den Nachteil auf, dass sie herstellungsbedingt im Randbereich der Substratleiterplatte Kupferflächen aufweisen, die auch nach der Abdeckung mit Moldmasse an den Seitenwänden des Elektronikmoduls freiliegen. Bei den bekannten Elektronikmodulen erfolgt die Herstellung im Leiterplattennutzen, wobei Metallisierungsflächen durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren auf Kupferflächen der ersten Oberfläche einer Nutzenleiterplatte hergestellt werden. Da ein galvanisches Verfahren eingesetzt wird, können die Bereiche, welche an die Trennlinien zur späteren Vereinzelung der Elektronikmodule angrenzen nicht von Metallisierungsflächen freigehalten werden. Nach der Auftragung von Moldmasse und der Vereinzelung entlang der Trennlinien wird daher auch durch die Metallisierungsflächen geschnitten, so dass diese an den Seitenwänden der vereinzelten Elektronikmodule freiliegen. Offenliegende Kupferflächen sind jedoch im aggressiven Getriebefluid als kritisch anzusehen, da hier Korrosion und die Ablagerung von Metallspänen zur Fehlfunktionen führen können.The known electronic modules have the disadvantage that they have manufacturing reasons in the edge region of the substrate circuit board copper surfaces, which are exposed even after the cover with molding compound on the side walls of the electronic module. In the known electronic modules, the production takes place in the PCB benefit, wherein metallization be prepared by a galvanic coating process on copper surfaces of the first surface of a Nutzleiterplatte. Since a galvanic method is used, the areas which adjoin the separating lines for subsequent separation of the electronic modules can not be kept free of metallization surfaces. After the application of molding compound and the separation along the parting lines, therefore, the metalization surfaces are also cut so that they are exposed on the side walls of the separated electronic modules. However, exposed copper surfaces are to be regarded as critical in aggressive gear fluid, since corrosion and the deposition of metal chips can lead to malfunction.
Die erfindungsgemäßen Elektronikmodule weisen vorteilhaft einen an die umlaufende Seitenfläche der Substratleiterplatte unmittelbar angrenzenden, umlaufenden Randbereich auf der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte auf, der vollkommen frei von Metallisierungsflächen ist. Die Moldmasse steht daher in diesem Randbereich umlaufend in direktem Kontakt mit dem Material der Substratleiterplatte. Dadurch entsteht eine feste und spaltfreie Verbindung, so dass im Anbindungsbereich von Moldmasse und Leiterplattenmaterial kein Getriebefluid eindringen kann.The electronic modules according to the invention advantageously have a peripheral edge region immediately adjacent to the circumferential side surface of the substrate circuit board on the first surface of the substrate circuit board, which is completely free of metallization surfaces. The molding compound is therefore in this edge region circumferentially in direct contact with the material of Substrate circuit board. This creates a solid and gap-free connection, so that no transmission fluid can penetrate in the connection area of molding compound and printed circuit board material.
Die Elektronikmodule können über die Anschlusskontaktflächen auf der zweiten Oberfläche der Substratleiterplatte beispielsweise mittels Federelementen, einer SMD-Bestückung mit einen Baugruppenträger, beispielsweise einer Polyimid-Folie oder einer flexiblen oder starren Leiterplatte in einfacher Weise elektrisch kontaktiert werden. Vorteilhaft ist daher ein Einsatz als LGA-Package möglich.The electronic modules can be electrically contacted via the terminal contact surfaces on the second surface of the substrate circuit board, for example by means of spring elements, an SMD assembly with a rack, such as a polyimide film or a flexible or rigid circuit board in a simple manner. Advantageously, therefore, use as a LGA package is possible.
Die Erfindung ermöglicht eine Kostenreduktion in der Herstellung und eine Reduktion der Fertigungsschritte. Die elektronischen Bauelemente sind keinen starken mechanischen Spannungen ausgesetzt, da keine mechanische Spannungen aufbauende, fluiddichte Zweitverpackung erforderlich ist. Außerdem können die geometrischen Abmessungen vorteilhaft reduziert werden.The invention enables a cost reduction in the production and a reduction of the production steps. The electronic components are not exposed to strong mechanical stresses, since no stress-building, fluid-tight secondary packaging is required. In addition, the geometric dimensions can be advantageously reduced.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.Advantageous embodiments and further developments of the invention are made possible by the features contained in the dependent claims.
Dadurch, dass Moldmasse mit der umlaufenden Seitenfläche senkrecht zu der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte wenigstens eine glatte Seitenwand des Elektronikmoduls bildet, wird ein stetiger, kanten- und stufenloser Übergangsbereich von Moldmasse und Seitenfläche erreicht, so dass hier keine Schwachstelle besteht, an der aggressives Getriebefluid in die Verpackung eindringen kann.Due to the fact that molding compound forms at least one smooth side wall of the electronic module with the circumferential side surface perpendicular to the first surface of the substrate circuit board, a continuous, edge-free transition region of molding compound and side surface is achieved, so that there is no weak point at the aggressive transmission fluid in the packaging can penetrate.
Vorteilhaft kann auf der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte ein Lötstopplack angeordnet sein, wobei die Metallisierungsflächen und der umlaufende Randbereich von der Auftragung mit Lötstopplack ausgenommen sind. Der Lötstopplack erleichtert die Aufbringung der elektronischen Bauelemente auf den Metallisierungsflächen in SMT-Technik (SMT = Surface Mount Technology). Da der umlaufende Randbereich keine mit Lötstopplack abzudeckenden Metallisierungsflächen aufweist, braucht auch der Lötstopplack im Randbereich nicht aufgetragen werden, so dass der Vorteil einer in dem umlaufenden Randbereich direkt auf dem Material der Substratleiterplatte haftenden Moldmasse auch mit einem Lötstopplack erzielbar ist.Advantageously, a solder resist can be arranged on the first surface of the substrate circuit board, wherein the metallization surfaces and the peripheral edge region are excluded from the application with solder mask. The solder mask facilitates the application of the electronic components on the metallization surfaces in SMT technology (SMT = Surface Mount Technology). Since the circumferential edge region does not have any metallization surfaces to be covered with solder mask, the solder mask does not need to be applied in the edge region, so that the advantage of a molding composition which adheres directly to the material of the substrate circuit board in the peripheral edge region can also be achieved with a solder mask.
Besonders vorteilhaft sind die Metallisierungsflächen als ENEPIG-Beschichtung (ENEPIG = Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) mit einer auf eine Kupferfläche der ersten Oberfläche der Substratleiterplatte aufgetragenen Beschichtung aus einer NiP-Schicht, einer Pd -Schicht und einer Au-Schicht ausgebildet.Particularly advantageously, the metallization surfaces are designed as an ENEPIG coating (ENEPIG = Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) with a coating of a NiP layer, a Pd layer and an Au layer applied to a copper surface of the first surface of the substrate circuit board.
Vorteilhaft ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektronikmoduls bei dem die Herstellung der Metallisierungsflächen durch ein chemisches Abscheidungsverfahren auf Kupferflächen auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte erfolgt. Durch den Einsatz eines chemischen Abscheidungsverfahrens wird die Notwendigkeit einer für die galvanische Abscheidung benötigen, auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte angeordneten durchgehenden elektrischen Verbindung vermieden. So kann nicht nur der an die umlaufende Seitenfläche unmittelbar angrenzender umlaufender Randbereich auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte, sondern auch der an die Trennlinien angrenzende Bereich auf der ersten Oberfläche der Nutzenleiterplatte vorteilhaft frei von Metallisierungsflächen gehalten werden.Furthermore, a method for producing such an electronic module in which the production of the metallization surfaces by means of a chemical deposition process on copper surfaces on the first surface of the utility circuit board is advantageous. The use of a chemical deposition process avoids the need for an electrodeposition electrode disposed on the first surface of the utility board to provide continuous electrical connection. Thus, not only the peripheral edge region immediately adjacent to the peripheral side surface on the first surface of the utility circuit board but also the region adjacent to the separation lines on the first surface of the utility circuit board can advantageously be kept free of metallization surfaces.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronikmoduls,1 shows a cross section through a first embodiment of an electronic module according to the invention, -
2 zeigt eine Draufsicht auf1 ohne die Moldmasse,2 shows a plan view1 without the molding compound, -
3 ,4 und5 zeigen Kontaktierungsmöglichkeiten des Elektronikmoduls auf einem Baugruppenträger,3 .4 and5 show contacting possibilities of the electronic module on a rack, -
6 zeigt eine Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens eines Elektronikmoduls in Nutzenfertigung,6 shows a flow chart of the production method according to the invention of an electronic module in production production, -
7 zeigt ein während der Fertigung hergestelltes Zwischenstück ohne die Moldmasse.7 shows an intermediate piece produced during production without the molding compound.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In das isolierende Material der Substratleiterplatte
Elektronische Bauelemente
Wie in
Die Moldmasse
Wie man in
Wie in
Wie in
Im Folgenden wird anhand der
Zunächst wird in einem ersten Schritt
Die Nutzenleiterplatte
The
In einem Schritte
Als Folge dieses Herstellungsverfahrens bleibt nicht nur der an die umlaufende Seitenfläche
As a result of this manufacturing process, not only remains at the
In einem weiteren Verfahrensschritt kann ein Lötstopplack
In einem weiteren Schritt
Im Schritt
Schließlich erfolgt in einem Schritt
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