DE102020119688A1 - Halbleitervorrichtungen mit drahtlosen Sendern und/oder drahtlosen Empfängern - Google Patents

Halbleitervorrichtungen mit drahtlosen Sendern und/oder drahtlosen Empfängern Download PDF

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Franz Michael Darrer
Matthias Eberl
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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst einen Halbleiterchip und einen elektrisch leitenden Chipträger, wobei der Halbleiterchip auf dem Chipträger montiert ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner ein mit dem Chipträger mechanisch verbundenes elektrisch leitendes Verlängerungselement, wobei das Verlängerungselement und der Chipträger als ein integrales einzelnes Stück ausgebildet sind. Ein das Verlängerungselement aufweisender Teil des Chipträgers ist als Antenne ausgelegt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleitervorrichtungen mit drahtlosen Sendern und/oder drahtlosen Empfängern.
  • Hintergrund
  • Halbleitervorrichtungen mit drahtlosen Sendeempfängern können Antennen aufweisen, um elektromagnetische Wellen abzustrahlen und zu empfangen. Bei einigen Kommunikationstechniken, wie zum Beispiel Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, usw., können die Antennen üblicherweise in Form separater Komponenten vorliegen, woraus sich höhere Systemkosten und ein erhöhter Platzbedarf auf der Leiterplatte ergeben können. Hersteller von Halbleitervorrichtungen sind ständig bestrebt, ihre Produkte zu verbessern. Insbesondere kann es dabei wünschenswert sein, kostengünstige Vorrichtungen mit geringen Abmessungen zu entwickeln. Ferner kann es wünschenswert sein, Verfahren zur Herstellung solcher Halbleitervorrichtungen bereitzustellen.
  • Kurzdarstellung
  • Verschiedene Aspekte betreffen eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst einen Halbleiterchip und einen elektrisch leitenden Chipträger, wobei der Halbleiterchip auf dem Chipträger montiert ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner ein mit dem Chipträger mechanisch verbundenes elektrisch leitendes Verlängerungselement, wobei das Verlängerungselement und der Chipträger als ein integrales einzelnes Stück ausgebildet sind. Ein das Verlängerungselement aufweisender Teil des Chipträgers ist als Antenne ausgelegt.
  • Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen eines elektrisch leitenden Chipträgers und ein Montieren eines Halbleiterchips auf einer Montageebene des Chipträgers. Das Verfahren umfasst ferner ein Biegen eines Teils des Chipträgers aus der Montageebene heraus, wobei zumindest ein den gebogenen Teil aufweisender Abschnitt des Chipträgers als Antenne ausgelegt ist.
  • Figurenliste
  • Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Offenbarung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander wiedergegeben. Identische Bezugszeichen können identische Komponenten bezeichnen.
    • 1 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
    • 2 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der Offenbarung.
    • 3 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 300 gemäß der Offenbarung.
    • 4 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 400 gemäß der Offenbarung.
    • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 500 gemäß der Offenbarung.
    • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 600 gemäß der Offenbarung.
    • 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Halbleitervorrichtung 700 gemäß der Offenbarung.
    • 8 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 800 gemäß der Offenbarung.
    • 9 enthält die 9A und 9B, welche eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung 900 gemäß der Offenbarung zeigen.
    • 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
    • 11 enthält die 11A und 11B, welche Verfahrenshandlungen eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung zeigen.
    • 12 enthält die 12A und 12B, welche eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die nachfolgend beschriebenen Figuren zeigen Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung. Dabei können die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren in einer allgemeinen Weise dargestellt sein, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben. Die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können weitere Aspekte aufweisen, die in der jeweiligen Figur der Einfachheit halber nicht dargestellt sein können. Das jeweilige Beispiel kann allerdings um Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen Beispielen gemäß der Offenbarung beschrieben sind. Somit können Ausführungen zu einer bestimmten Figur gleichermaßen für Beispiele anderer Figuren gelten.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 der 1 kann einen elektrisch leitenden Chipträger 2 und einen auf seiner Unterseite montierten MEMS-Sensorchip 4 aufweisen. Ferner kann ein Logikchip 6 auf dem MEMS-Sensorchip 4 angeordnet sein. Mit dem Chipträger 2 kann ein elektrisch leitendes Verlängerungselement 8 mechanisch verbunden sein. Zwischen dem Chipträger 2 und dem Verlängerungselement 8 kann optional ein Abstandshalter 10 angeordnet sein. Die genannten Komponenten der Halbleitervorrichtung 100 können zumindest teilweise durch ein Verkapselungsmaterial 12 verkapselt sein.
  • Bei dem MEMS-Sensorchip 4 kann es sich um einen Halbleiterchip mit einer oder mehreren MEMS-Strukturen handeln, die in den MEMS-Sensorchip 4 integriert sein können. Der MEMS-Sensorchip 4 kann dazu ausgelegt sein, eine oder mehrere physikalische Größen, zum Beispiel Druck, Beschleunigung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, usw., zu erfassen. Beispiele für Sensoren sind Drucksensoren, Reifendrucksensoren, Beschleunigungssensoren, Gassensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren, usw. Im Beispiel der 1 kann es sich insbesondere um einen Drucksensor als Teil eines Reifendrucküberwachungssystems (TPMS, Tire Pressure Monitoring System) handeln. Im Beispiel der 1 kann der MEMS-Sensorchip 4 auf seiner Oberseite von dem Verkapselungsmaterial 12 unbedeckt sein, damit seine MEMS-Strukturen physikalische Größen detektieren können. In diesem Zusammenhang kann das Verkapselungsmaterial 12 bei der Position des MEMS-Sensorchips 4 eine Öffnung bzw. Vertiefung 18 aufweisen.
  • Der Logikchip 6 bzw. ein oder mehrere darin enthaltene Schaltkreise können dazu ausgelegt sein, von dem MEMS-Sensorchip 4 bereitgestellte Messsignale logisch zu verarbeiten. Bei dem Logikchip 6 kann es sich beispielsweise um einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit) handeln. Im Beispiel der 1 kann der Logikchip 6 in die Halbleitervorrichtung 100 integriert sein. In weiteren Beispielen kann der Logikchip 6 außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 angeordnet sein, insbesondere neben der Halbleitervorrichtung 100 auf einer gleichen Leiterplatte. Der Logikchip 6 kann somit als Teil der Halbleitervorrichtung 100 betrachtet werden oder nicht. Im Beispiel der 1 sind der MEMS-Sensorchip 4 und der Logikchip 6 als zwei separate Halbleiterchips dargestellt. In weiteren Beispielen können die beiden Chips auch in einem einzelnen monolithischen Bauteil zusammengefasst sein.
  • Ein das Verlängerungselement 8 aufweisender Teil des Chipträgers 2 kann als Antenne ausgelegt sein. In einem Beispiel kann die Antenne ausschließlich durch das Verlängerungselement 8 ausgebildet sein, während in einem weiteren Beispiel das Verlängerungselement 8 und zumindest ein Teil des Chipträgers 2 als Antenne fungieren können. Das als Antenne oder als Teil einer Antenne ausgelegte Verlängerungselement 8 kann so strukturiert sein, dass eine Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung optimiert wird. Beispielsweise kann das Verlängerungselement von oben betrachtet einen mäanderförmigen, spiralförmigen oder spulenförmigen Verlauf aufweisen. Beispielhafte Verläufe von Verlängerungselementen gemäß der Offenbarung sind in den 5 bis 7 und 11 gezeigt und beschrieben.
  • Die durch das Verlängerungselement 8 ausgebildete Antenne kann dazu ausgelegt sein, von dem MEMS-Sensorchip 4 erfasste und von dem Logikchip 6 verarbeitete Signale abzustrahlen. Im Beispiel der 1 können solche Signale nach oben abgestrahlt werden, wobei die Strahlung einen Öffnungswinkel von bis zu 180 Grad aufweisen kann. In weiteren Beispielen können die Signale auch in alle Richtungen abgestrahlt werden. Die Abstrahlung kann dabei mit richtungsabhängig unterschiedlichen Intensitäten stattfinden. Ein Betrieb der Antenne muss nicht auf eine bestimmte drahtlose Kommunikationstechnik beschränkt sein. Beispielsweise kann die verwendete Kommunikationstechnik auf zumindest einem von folgendem basieren: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, UWB (Ultra Wide Band), 434MHz, Hochfrequenz-Millimeter-Wellen, usw.
  • Der Chipträger 2 und das Verlängerungselement 8 können als integrales einzelnes Stück ausgebildet sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass bei einem Übergang vom Chipträger 2 zum Verlängerungselement 8 und umgekehrt kein Übergangswiderstand auftreten kann. Ein Übergangswiderstand kann als elektrischer Widerstand spezifiziert werden, der bei einer Verbindung von Komponenten oder Materialien an der Kontaktstelle zwischen diesen Komponenten entsteht. Ein Übergangswiderstand kann durch jede Art von Verbindung entstehen, mit welcher verschiedene Materialien miteinander verbunden werden, beispielsweise Lötverbindungen, Steckverbindungen, Schaltverbindungen, Leitungsverbindungen, usw. Gemäß der Offenbarung kann es sich bei dem Chipträger 2 und dem Verlängerungselement 8 jedoch nicht um derartig verbundene Komponenten handeln, so dass kein Übergangswiderstand auftreten kann. Das durch den Chipträger 2 und das Verlängerungselement 8 ausgebildete integrale Stück kann nicht additiv gefertigt sein, sondern kann vielmehr durch Anwenden einer subtraktiven Fertigungstechnik hergestellt sein. Beispielsweise kann das integrale Stück aus einem gleichen, insbesondere homogenen, Material gefertigt werden, wie es im Beispiel der 11 gezeigt und beschrieben ist.
  • Das Verlängerungselement 8 kann zum Beispiel durch einen gebogenen Teil des Chipträgers 2 ausgebildet sein. Dabei kann das Verlängerungselement 8 aus der Montageebene herausgebogen sein, in welcher der MEMS-Sensorchip 4 montiert ist. Der Chipträger 2 kann dabei so gebogen sein, dass das Verlängerungselement 8 und die Montageebene sich gegenüberliegende und im Wesentlichen parallel verlaufende Abschnitte aufweisen. Durch den Abstandshalter 10 kann verhindert werden, dass sich der Chipträger 2 und das Verlängerungselement 8 mechanisch kontaktieren. Dabei kann der Abstandshalter 10 beispielsweise aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material gefertigt sein. In der 1 kann der Chipträger 2 so gebogen sein, dass der MEMS-Sensorchip 4 und das Verlängerungselement 8 über gegenüberliegenden Flächen des Chipträgers 2 angeordnet sein können.
  • Im Beispiel der 1 kann das Verlängerungselement 8 vollständig durch das Verkapselungsmaterial 12 verkapselt sein. Zudem können weitere Komponenten der Halbleitervorrichtung 100 in dem Verkapselungsmaterial 12 eingebettet sein. Das Verkapselungsmaterial 12 kann somit ein Gehäuse für die Komponenten der Halbleitervorrichtung 100 ausbilden, so dass diese auch als Halbleiterpackage bezeichnet werden kann. Das Verkapselungsmaterial 12 kann beispielsweise mindestens eines von einer Moldverbindung, einem Laminat, einem Epoxid, einem gefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem Imid, einem Thermoplast, einem duroplastischen Polymer, einer Polymermischung beinhalten. Insbesondere kann das Verkapselungsmaterial 12 ein Epoxidmaterial bzw. eine Epoxid-Matrix mit einem Füllstoff aufweisen. In einem Beispiel kann der Füllstoff Siliziumoxid (SiO2) enthalten, wobei das Verkapselungsmaterial 12 eine Dielektrizitätszahl von etwa 4 bis etwa 4,2 aufweisen kann. In einem weiteren Beispiel kann der Füllstoff Aluminiumoxid (A10) enthalten, wobei eine Dielektrizitätszahl des Verkapselungsmaterials 12 in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 10 liegen kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein kleines Gehäuse bei hohen Strahlungsfrequenzen bereitstellen. Bei der technischen Entwicklung von Halbleitervorrichtungen werden einerseits die verwendeten Frequenzen der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen immer höher, während andererseits die Abmessungen des Vorrichtungsgehäuses immer kleiner werden. Dieser Diskrepanz kann mit einer „elektrischen Verlängerung des Gehäuses“ begegnet werden, um die physikalische Gehäusegröße mit den verwendeten Wellenlängen in Einklang zu bringen. Im Beispiel der 1 kann dies durch das Verlängerungselement 8 als physikalische Verlängerung der die elektromagnetischen Wellen abstrahlenden Struktur erreicht werden. Durch die Verwendung des Verlängerungselements 8 hat der elektrische Strom einen längeren Pfad zurückzulegen, bis er das Ende der ausgebildeten Antenne erreicht, was elektrisch gesehen einer Verlängerung des Gehäuses gleichkommt.
  • Des Weiteren kann die Halbleitervorrichtung 100 im Vergleich zu herkömmlichen Halbleitervorrichtungen kostengünstiger und platzsparender sein. In herkömmlichen Halbleitervorrichtungen mit gleicher Funktionalität können die Antennen üblicherweise in Form separater Komponenten vorliegen. Im Gegensatz hierzu kann bei den Halbleitervorrichtungen gemäß der Offenbarung die Antenne bzw. die abstrahlende Struktur vollständig in die Halbleitervorrichtung integriert sein. Hierdurch können Kosten für eine zusätzliche Fertigung dieser separaten Komponenten eingespart werden. Ferner kann Platz auf der bestückten Leiterplatte eingespart und eine erhöhte Systemintegration erreicht werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 200 der 2 kann der Halbleitervorrichtung 100 der 1 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Funktionalitäten aufweisen. Im Gegensatz zur 1 kann die Halbleitervorrichtung 200 der 2 zusätzlich ein optionales dielektrisches Material 14 aufweisen, welches das Verlängerungselement 8 bedecken und eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweisen kann. In einem Beispiel kann das dielektrische Material 14 eine Epoxid-Matrix mit Aluminiumoxid als Füllstoff umfassen, wie bereits im Zusammenhang mit der 1 beschrieben. Das dielektrische Material 14 kann dazu ausgelegt sein, die Leistungsfähigkeit der durch das Verlängerungselement 8 ausgebildeten Antenne durch eine Anpassung der Dielektrizitätszahl zu erhöhen. Durch die im Vergleich zu herkömmlichen Moldverbindungen erhöhte Dielektrizitätszahl kann eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der durch die Antenne abgestrahlten Wellen verringert werden, was der im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen elektrischen Verlängerung des Gehäuses der Halbleitervorrichtung 200 gleichkommen kann. Im Beispiel der 2 kann das dielektrische Material 14 darüber hinaus die Funktion des Abstandshalters 10 der 1 aufweisen.
  • Die Halbleitervorrichtung 300 der 3 kann den zuvor beschriebenen Halbleitervorrichtungen zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Funktionalitäten aufweisen. Im Gegensatz zur 2 kann die Halbleitervorrichtung 300 der 3 zusätzlich einen Abstandshalter 10 aufweisen, welcher die Oberseite des Chipträgers 2 und die Unterseite des dielektrischen Materials 14 mechanisch kontaktieren kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 400 der 4 kann den Halbleitervorrichtungen der zuvor beschriebenen Figuren zumindest teilweise ähnlich sein. Im Gegensatz zu diesen kann das Verlängerungselement 8 in der 4 zumindest teilweise aus dem Verkapselungsmaterial 12 herausstehen. Im Beispiel der 4 können das Verlängerungselement 8 und die Montageebene des Chipträgers 2 im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen. In weiteren Beispielen kann ein Winkel zwischen dem Verlängerungselement 8 und der Montageebene beliebig anders gewählt werden in Abhängigkeit von der geometrischen Form des Verkapselungsmaterials 12. Der Chipträger 2 kann zum Beispiel einen Leiterrahmen umfassen, wobei das Verlängerungselement 8 durch einen gebogenen Anschlussleiter des Leiterrahmens ausgebildet sein kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 der 5 kann den Halbleitervorrichtungen der zuvor beschriebenen Figuren zumindest teilweise ähnlich sein. Im Beispiel der 5 kann der Chipträger 2 in Form eines Leiterrahmens mit einem oder mehreren Diepads sowie einem oder mehreren Anschlussleitern ausgeführt sein. Mehrere der Anschlussleiter 16 können aus dem Verkapselungsmaterial 12 herausstehen und eine elektrische Kontaktierung der durch das Verkapselungsmaterial 12 verkapselten elektronischen Komponenten von außerhalb des Gehäuses bereitstellen. Bei der Halbleitervorrichtung 500 kann es sich um ein „Leaded“-Package handeln, insbesondere um ein „Gullwing“-Package. Halbleitervorrichtungen gemäß der Offenbarung sind allerdings nicht auf einen bestimmten Gehäusetyp beschränkt. Im Beispiel der 5 kann das Verlängerungselement 8 aus einem Anschlussleiter des Leiterrahmens ausgebildet sein und einen spiralförmigen Verlauf aufweisen, d.h. eine Spiralantenne ausbilden. Das Verlängerungselement 8 kann dabei im Wesentlichen parallel zur Oberseite des durch das Verkapselungsmaterial 12 ausgebildeten Gehäuses verlaufen.
  • Die Halbleitervorrichtung 600 der 6 kann der Halbleitervorrichtung 500 der 5 zumindest teilweise ähnlich sein. Im Gegensatz zur 5 kann das spiralförmig ausgebildete Verlängerungselement 8 der 6 im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Gehäuses verlaufen. In weiteren Beispielen kann ein Winkel zwischen dem Verlängerungselement 8 und der Oberseite des Gehäuses beliebig anders gewählt werden in Abhängigkeit von der geometrischen Form des Verkapselungsmaterials 12.
  • Die Halbleitervorrichtung 700 der 7 zeigt eine weitere mögliche geometrische Form des Verlängerungselements 8. Im Beispiel der 7 kann ein Abschnitt des Chipträgers 2 aus der Rückseite des Gehäuses herausstehen und der von dem Verkapselungsmaterial 12 unbedeckte Abschnitt des Chipträgers 2 kann das Verlängerungselement 8 ausbilden. Das Verlängerungselement 8 kann an drei Punkten in einem Winkel von etwa 90 Grad gebogen sein. Aufgrund der geometrischen Form des Verlängerungselements 8 kann das Halbleiterpackage 700 die Gestalt eines Skorpions aufweisen.
  • Die Halbleitervorrichtung 800 der 8 kann einen elektrisch leitenden Chipträger 2 und einen auf seiner Unterseite montierten MEMS-Sensorchip 4 aufweisen. Ferner kann ein Logikchip 6 auf dem MEMS-Sensorchip 4 angeordnet sein. Zumindest ein Teil des Chipträgers 2 kann als Antenne ausgelegt sein. In einem Beispiel kann der Chipträger 2 von oben betrachtet eine rechteckige Form aufweisen. Der Chipträger 2 und die Chips 4, 6 können zumindest teilweise durch ein Verkapselungsmaterial 12 verkapselt sein, welches eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweisen kann.
  • Das Verkapselungsmaterial 12 kann beispielsweise mindestens eines von einer Moldverbindung, einem Laminat, einem Epoxid, einem gefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem Imid, einem Thermoplast, einem duroplastischen Polymer, einer Polymermischung beinhalten. Insbesondere kann das Verkapselungsmaterial 12 ein Epoxidmaterial bzw. eine Epoxid-Matrix mit einem Füllstoff aufweisen. In einem Beispiel kann der Füllstoff Aluminiumoxid (A10) enthalten, wobei eine Dielektrizitätszahl des Verkapselungsmaterials 12 in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 10 liegen kann. Durch die im Vergleich zu herkömmlichen Gehäusematerialien erhöhte Dielektrizitätszahl des Verkapselungsmaterials 12 kann eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der durch die Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Wellen verringert werden, was einer bereits im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen elektrischen Verlängerung des Halbleitervorrichtungsgehäuses gleichkommen kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 900 der 9 kann als eine detailliertere Implementierung der Halbleitervorrichtung 800 der 8 betrachtet werden. Ausführungen im Zusammenhang mit der 8 können daher auch für 9 gelten und umgekehrt. Die Halbleitervorrichtung 900 kann auf einer Leiterplatte 20 montiert sein, die als Teil der Halbleitervorrichtung 900 betrachtet werden kann oder nicht. Im Beispiel der 9 kann der Chipträger 2 eine Vielzahl von Anschlussleitern 16 aufweisen. Dabei können die in der 9 ganz rechts gezeigten Anschlussleiter 16A und 16B einstückig mit dem Chipträger 2 ausgebildet sein, während die restlichen Anschlussleiter 16 von dem Chipträger 2 elektrisch isoliert sein können. Der Chipträger 2 kann über die Anschlussleiter 16A, 16B mit einem Massepotential bzw. einer Massefläche 22 der Leiterplatte 20 verbunden sein.
  • Der Chipträger 2 kann zumindest einen Teil einer invertierten F-Antenne ausbilden. In der 9 kann dabei ein heißes Ende 24 der F-Antenne links und ein kaltes Ende 26 der F-Antenne rechts angeordnet sein. Das kalte Ende 26 kann an dem Massepotential 22 angeschlossen sein, während bei dem heißen Ende 24 die HF-Spannung am höchsten sein kann. Ein in dem Logikchip 6 enthaltener Leistungsverstärker (nicht gezeigt) kann über ein erstes elektrisches Verbindungselement 28A und den Anschlussleiter 16A mit dem Massepotential 22 verbunden sein. Ferner kann ein Ausgang des Leistungsverstärkers über ein zweites elektrisches Verbindungselement 28B mit einem der restlichen Anschlussleiter 16 elektrisch verbunden sein. Während eines Betriebs der Halbleitervorrichtung 900 kann durch den Leistungsverstärker eine hochfrequente Stromschleife erzeugt werden, die in der 9 in Form einer Ellipse angedeutet ist. Mit anderen Worten können der Chipträger 2 und der mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers elektrisch verbundene Anschlussleiter eine Leiterschleife der invertierten F-Antenne ausbilden. Ein Einspeisepunkt 30 der invertierten F-Antenne ist in der Querschnittseitenansicht der 9A gekennzeichnet.
  • Bei dem Verfahren der 10 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren ist in einer allgemeinen Weise dargestellt, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben. Das Verfahren kann weitere Aspekte aufweisen, die in der 10 der Einfachheit halber nicht gezeigt und beschrieben sind. Beispielsweise kann das Verfahren um einen oder mehrere der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit vorhergehenden Figuren beschrieben sind.
  • Bei 32 kann ein elektrisch leitender Chipträger erzeugt werden. Bei 34 kann ein Halbleiterchip auf einer Montageebene des Chipträgers montiert werden. Bei 36 kann ein Teil des Chipträgers aus der Montageebene herausgebogen werden, wobei zumindest ein den gebogenen Teil aufweisender Abschnitt des Chipträgers als Antenne ausgelegt sein kann. Das Verfahren der 10 kann weitere optionale Handlungen aufweisen. Beispielsweise kann in einer weiteren Handlung, nach dem Biegen des Chipträgers, der Chipträger und der Halbleiterchip zumindest teilweise durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt werden.
  • 11 enthält die 11A und 11B, welche Verfahrenshandlungen eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung zeigen. Dabei zeigt die obere Zeichnung der jeweiligen Figur eine Draufsicht und die untere Zeichnung eine Querschnittseitenansicht der jeweiligen Verfahrenshandlung. Die in der 11 gezeigten Handlungen können zum Beispiel Teil des in der 10 gezeigten und beschriebenen Verfahrens sein.
  • In der 11A kann ein elektrisch leitender Chipträger in Form eines Leiterrahmens 38 bereitgestellt werden. Der Leiterrahmen 38 kann ein Diepad 40, eine Vielzahl von Anschlussleitern 16 und ein Verlängerungselement 8 aufweisen. Der Leiterrahmen 38 kann beispielsweise aus einem ebenen Metallblech gestanzt oder geätzt sein. Insbesondere können der Leiterrahmen 38 und das Verlängerungselement 8 durch ein subtraktives Verfahren gefertigt sein, d.h. ein Verfahren, bei dem Material von dem zunächst unbearbeiteten Metallblech entfernt wird. Anders ausgedrückt wird das Verlängerungselement 8 nicht im Sinne eines additiven Verfahrens zu dem Leiterrahmen 38 hinzugefügt bzw. an diesem befestigt. In der 11A kann das Verlängerungselement 8 beispielhaft einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. In weiteren Beispielen kann die Form des Verlängerungselements 8 anders gewählt werden, zum Beispiel spulen- oder spiralförmig.
  • In der 11B kann das Verlängerungselement 8 aus der Montageebene herausgebogen werden (vgl. Pfeil in der 11A), so dass das Verlängerungselement 8 und die Montageebene bzw. das Diepad 40 sich gegenüberliegende und im Wesentlichen parallel verlaufende Abschnitte aufweisen, wie es zum Beispiel auch in der 1 gezeigt und beschrieben ist. Das gezeigte Verfahren kann einen oder mehrere weitere Handlungen aufweisen, die in der 11 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Beispielsweise können in einer weiteren Verfahrenshandlung ein oder mehrere Halbleiterchips auf dem Diepad 40 montiert werden. Dabei kann die Montage vor oder nach dem Biegen des Verlängerungselements 8 aus der Montageebene durchgeführt werden. In noch einer weiteren Verfahrenshandlung können die Komponenten der Anordnung in ein Verkapselungsmaterial eingebettet werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 1200 der 12 kann den Halbleitervorrichtungen der zuvor beschriebenen Figuren zumindest teilweise ähnlich sein, zum Beispiel der Halbleitervorrichtung 500 der 5. Im Gegensatz zur 5 kann das Verlängerungselement 8 in der 12 einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. In einem Beispiel kann das Verlängerungselement 8 aus dem Verkapselungsmaterial 12 herausstehen und von diesem unbedeckt sein. Dabei kann das Verlängerungselement 8 im Wesentlichen parallel zur Oberseite des durch das Verkapselungsmaterial 12 ausgebildeten Gehäuses verlaufen. In einem weiteren Beispiel kann das Verlängerungselement 8, insbesondere vollständig, von dem Verkapselungsmaterial 12 bedeckt bzw. von diesem verkapselt sein.
  • Beispiele
  • Im Folgenden werden Vorrichtungen und Verfahren anhand von Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1 ist eine Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; einen elektrisch leitenden Chipträger, wobei der Halbleiterchip auf dem Chipträger montiert ist; und ein mit dem Chipträger mechanisch verbundenes elektrisch leitendes Verlängerungselement, wobei das Verlängerungselement und der Chipträger als ein integrales einzelnes Stück ausgebildet sind, wobei ein das Verlängerungselement aufweisender Teil des Chipträgers als Antenne ausgelegt ist.
  • Beispiel 2 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 1, wobei das Verlängerungselement durch einen gebogenen Teil des Chipträgers ausgebildet ist.
  • Beispiel 3 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei der Halbleiterchip auf einer Montageebene des Chipträgers montiert ist und das Verlängerungselement aus der Montageebene herausgebogen ist.
  • Beispiel 4 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 3, wobei das Verlängerungselement und die Montageebene sich gegenüberliegende und im Wesentlichen parallel verlaufende Abschnitte aufweisen.
  • Beispiel 5 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Verlängerungselement einen mäanderförmigen oder spulenförmigen Verlauf aufweist.
  • Beispiel 6 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Chipträger einen Leiterrahmen umfasst und das Verlängerungselement durch einen gebogenen Anschlussleiter des Leiterrahmens ausgebildet ist.
  • Beispiel 7 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 3 bis 6, wobei das Verlängerungselement und die Montageebene im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
  • Beispiel 8 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Halbleiterchip zumindest eine MEMS-Struktur umfasst und die Antenne dazu ausgelegt ist, von der MEMS-Struktur erfasste Signale zu übertragen.
  • Beispiel 9 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Halbleiterchip und das Verlängerungselement über gegenüberliegenden Flächen des Chipträgers angeordnet sind.
  • Beispiel 10 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: ein Verkapselungsmaterial, wobei der Chipträger und der Halbleiterchip zumindest teilweise durch das Verkapselungsmaterial verkapselt sind.
  • Beispiel 11 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 10, wobei das Verlängerungselement zumindest teilweise aus dem Verkapselungsmaterial heraussteht.
  • Beispiel 12 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 10, wobei das Verlängerungselement vollständig durch das Verkapselungsmaterial verkapselt ist.
  • Beispiel 13 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 3 bis 12, ferner umfassend: einen Abstandshalter, wobei der Abstandshalter zwischen dem Verlängerungselement und der Montageebene angeordnet ist und das Verlängerungselement und die Montageebene mechanisch kontaktiert.
  • Beispiel 14 ist eine Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: ein das Verlängerungselement bedeckendes dielektrisches Material, wobei das dielektrische Material eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweist.
  • Beispiel 15 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen eines elektrisch leitenden Chipträgers; Montieren eines Halbleiterchips auf einer Montageebene des Chipträgers; und Biegen eines Teils des Chipträgers aus der Montageebene heraus, wobei zumindest ein den gebogenen Teil aufweisender Abschnitt des Chipträgers als Antenne ausgelegt ist.
  • Beispiel 16 ist ein Verfahren nach Beispiel 15, ferner umfassend: nach dem Biegen des Chipträgers, zumindest teilweises Verkapseln des Chipträgers und des Halbleiterchips durch ein Verkapselungsmaterial.
  • Beispiel 17 ist eine Halbleitervorrichtung, umfassend: einen elektrisch leitenden Chipträger; einen auf dem Chipträger montierten Halbleiterchip; und ein Verkapselungsmaterial, wobei der Chipträger und der Halbleiterchip zumindest teilweise durch das Verkapselungsmaterial verkapselt sind, wobei zumindest ein Teil des Chipträgers als Antenne ausgelegt ist, und wobei das Verkapselungsmaterial eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweist.
  • Beispiel 18 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 17, wobei das Verkapselungsmaterial ein mit Aluminiumoxid gefülltes Epoxidmaterial umfasst.
  • Beispiel 19 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 17 oder 18, wobei der Chipträger zumindest einen Teil einer invertierten F-Antenne ausbildet.
  • Beispiel 20 ist eine Halbleitervorrichtung nach Beispiel 19, wobei der Chipträger einen Anschlussleiter umfasst, wobei der Chipträger mit einem Massepotential verbunden ist, wobei der Chipträger und der Anschlussleiter eine Leiterschleife der invertierten F-Antenne ausbilden.
  • Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip (4, 6); einen elektrisch leitenden Chipträger (2), wobei der Halbleiterchip (4, 6)auf dem Chipträger (2) montiert ist; und ein mit dem Chipträger (2) mechanisch verbundenes elektrisch leitendes Verlängerungselement (8), wobei das Verlängerungselement (8) und der Chipträger (2) als ein integrales einzelnes Stück ausgebildet sind, wobei ein das Verlängerungselement (8) aufweisender Teil des Chipträgers (2) als Antenne ausgelegt ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verlängerungselement (8) durch einen gebogenen Teil des Chipträgers (2) ausgebildet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halbleiterchip (4, 6) auf einer Montageebene des Chipträgers (2) montiert ist und das Verlängerungselement (8) aus der Montageebene herausgebogen ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Verlängerungselement (8) und die Montageebene sich gegenüberliegende und im Wesentlichen parallel verlaufende Abschnitte aufweisen.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verlängerungselement (8) einen mäanderförmigen oder spulenförmigen Verlauf aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chipträger (2) einen Leiterrahmen umfasst und das Verlängerungselement (8) durch einen gebogenen Anschlussleiter (16) des Leiterrahmens ausgebildet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Verlängerungselement (8) und die Montageebene im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (4, 6) zumindest eine MEMS-Struktur umfasst und die Antenne dazu ausgelegt ist, von der MEMS-Struktur erfasste Signale zu übertragen.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (4, 6) und das Verlängerungselement (8) über gegenüberliegenden Flächen des Chipträgers (2) angeordnet sind.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Verkapselungsmaterial (12), wobei der Chipträger (2) und der Halbleiterchip (4, 6) zumindest teilweise durch das Verkapselungsmaterial (12) verkapselt sind.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Verlängerungselement (8) zumindest teilweise aus dem Verkapselungsmaterial (12) heraussteht.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Verlängerungselement (8) vollständig durch das Verkapselungsmaterial (12) verkapselt ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, ferner umfassend: einen Abstandshalter (10), wobei der Abstandshalter (10) zwischen dem Verlängerungselement (8) und der Montageebene angeordnet ist und das Verlängerungselement (8) und die Montageebene mechanisch kontaktiert.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein das Verlängerungselement (8) bedeckendes dielektrisches Material (14), wobei das dielektrische Material (14) eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweist.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen eines elektrisch leitenden Chipträgers (2); Montieren eines Halbleiterchips (4, 6) auf einer Montageebene des Chipträgers (2); und Biegen eines Teils des Chipträgers (2) aus der Montageebene heraus, wobei zumindest ein den gebogenen Teil aufweisender Abschnitt des Chipträgers (2) als Antenne ausgelegt ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: nach dem Biegen des Chipträgers (2), zumindest teilweises Verkapseln des Chipträgers (2) und des Halbleiterchips (4, 6) durch ein Verkapselungsmaterial (12).
  17. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen elektrisch leitenden Chipträger (2); einen auf dem Chipträger (2) montierten Halbleiterchip (4, 6); und ein Verkapselungsmaterial (12), wobei der Chipträger (2) und der Halbleiterchip (4, 6) zumindest teilweise durch das Verkapselungsmaterial (12) verkapselt sind, wobei zumindest ein Teil des Chipträgers (2) als Antenne ausgelegt ist, und wobei das Verkapselungsmaterial (12) eine Dielektrizitätszahl von größer als 5 aufweist.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Verkapselungsmaterial (12) ein mit Aluminiumoxid gefülltes Epoxidmaterial umfasst.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Chipträger (2) zumindest einen Teil einer invertierten F-Antenne ausbildet.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Chipträger (2) einen Anschlussleiter (16) umfasst, wobei der Chipträger (2) mit einem Massepotential (22) verbunden ist, wobei der Chipträger (2) und der Anschlussleiter (16) eine Leiterschleife der invertierten F-Antenne ausbilden.
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