Titel

ANORDNUNG MIT EINEM TRÄGERSUBSTRAT DURCH ANSCHLUSSKONTAKTE KONTAKTIERTEN LEISTUNGSBAUELEMENT, WOBEI UM DIE ANSCHLUSSKONTAKTE EINE

METALLISIERUNG AUSGEBILDET IST

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen mit einem

Trägersubstrat und einem Leistungsbauelement bekannt. Beispielsweise ist eine derartige Anordnung in der DE 197 36 962 B4 beschrieben.

Zur elektrischen Kontaktierung des Leistungsbauelements mit dem

Trägersubstrat sind verschiedene Verfahren bekannt. So kann beispielsweise die Kontaktierung mittels Drahtbonden mit vorangegangenem Löt- oder

Klebeprozess des Leistungsbauelements, wie beispielsweise eines Siliziumchips oder M EMS, er olgen. Des Weiteren ist die so genannte Flip-Chip-Montage mit Under-Bump-Metallisierung bekannt. Die Flip-Chip-Montage ist ein Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik zur Kontaktierung von ungehäusten

Halbleiterchips mittels Kontaktierhügeln, den so genannten Bumps. Dabei kann die Verbindung mittels Kleben mit nicht leitfähigem Klebstoff (NCA - non- conductive adhesive), Kleben mit isotrop leitfähigem Klebstoff (ICA - isotropic- conductive adhesive) oder mittels Kleben mit anisoptrop leitfähigem Klebstoff (ACA - anisotropic conductive adhesive) erfolgen.

Offenbarung der Er indung

Trotz der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen beinhalten diese noch Optimierungspotenzial. So müssen bei Sensoren, die harschen

Umweltbedingungen bzw. aggressiven Messmedien ausgesetzt sind, die elektrischen Verbindungen zusätzlich geschützt werden, ohne dass hierdurch mechanische Verspannungen eingebracht werden dürfen. Hierfür wird üblicherweise ein Schutzgel für die Bonddrähte oder ein„Underfiller" bei Flip- Chips verwendet, in Extremfällen auch eine Trennmembran mit Ölvorlage.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung

vorzuschlagen, die die oben beschriebenen Nachteile zumindest weitgehend vermeidet und bei der es möglich ist, einerseits auf Bonddrähte und andererseits auf Schutzmaterialien wie Gel oder Underfiller zu verzichten.

Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein Trägersubstrat und ein

Leistungsbauelement. Das Trägersubstrat weist mindestens eine Leiterbahn auf.

Das Leistungsbauelement weist Anschlusskontakte auf und ist mit der Leiterbahn elektrisch kontaktiert. Um die Anschlusskontakte ist eine Metallisierung ausgebildet. Die Metallisierung kann die Anschlusskontakte vollständig umgeben. Die

Metallisierung kann die Anschlusskontakte ringförmig umgeben. Die

Metallisierung kann an die Anschlusskontakte angrenzen. Alternativ kann sich die Metallisierung entlang von Außenrändern einer dem Trägersubstrat zugewandten Unterseite des Leistungsbauelements erstrecken. Das

Leistungsbauelement kann mit dem Trägersubstrat mittels einer Lötung, einer

Lötfolie oder eines elektrisch leitfähigen Klebers kontaktiert sein. Die Lötung, die Lötfolie oder der elektrisch leitfähige Kleber können an die Anschlusskontakte angrenzen. Alternativ können sich die Lötung, die Lötfolie oder der elektrisch leitfähige Kleber entlang von Außenrändern einer dem Trägersubstrat zugewandten Unterseite des Leistungsbauelements erstrecken. Die Lötung, die

Lötfolie oder der elektrisch leitfähige Kleber können rahmenförmig ausgebildet sein. Die Anordnung kann weiterhin eine Passivierung umfassen, die zumindest teilweise zwischen dem Leistungsbauelement und dem Trägersubstrat angeordnet ist. Optional kann die Lötung oder die Lötfolie als Metallisierung ausgebildet sein oder als solche wirken.

Unter einem Trägersubstrat ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes Substrat zu verstehen, das geeignet ist, elektrische und/oder elektronische Bauteile zu tragen. Das Trägersubstrat kann insbesondere als Leiterplatte, Flexfolie oder als Keramikhybrid ausgebildet sein. Unter einem Leistungsbauelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes elektrische und/oder elektronische Bauteil zu verstehen, das Teil einer Schaltung der Leistungselektronik ist, wie beispielsweise ein SMD-Bauelement (SMD = surface mounted device), d.h. ein oberflächenmontiertes Bauelement. Die Leistungselektronik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik, das sich mit der Umformung elektrischer Energie mit schaltenden elektronischen Bauelementen beschäftigt.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, um die zu kontaktierenden Anschlussflächen des Leistungsbauelements eine Metallisierung auszubilden, die beispielsweise ringförmig geschlossen ausgebildet sein kann, die zusammen mit den Anschlussflächen auf den Schaltungsträger kontaktiert werden. Die Kontaktierung wird durch eine medienresistentes Lötung, durch eine Lötfolie oder durch einen Leitkleber hergestellt. Hierdurch entsteht eine dichte, metallische Barriere, die das Eindringen des Messmediums zu den stromführenden

Leitungen verhindert. Die geschlossene Metallisierung kann dabei die gesamte Chipfläche umfassen oder aber nur die zu kontaktierenden Pins, um daneben noch Platz für die Messstrukturen des Sensors zu lassen.

Bei Drucksensoren im Saugrohr ist jedoch neben der Medienresistenz auch die zusätzliche Einbringung der thermomechanischen Spannungen durch den Herstellprozess und der anschließenden Alterung besonders wichtig, da das Messsignal die mechanischen Spannungen durch den angelegten Druck auswerten soll.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.

Es zeigen: Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 eine Unteransicht eines Leistungsbauelements der ersten

Ausführungsform,

Figur 3 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer zweiten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 4 eine Unteransicht eines Leistungsbauelement gemäß der zweiten

Ausführungsform,

Figur 5 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer dritten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 6 eine Unteransicht eines Leistungsbauelement gemäß der dritten

Ausführungsform,

Figur 7 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer vierten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 8 eine Unteransicht eines Leistungsbauelement gemäß der vierten

Ausführungsform, Figur 9 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer fünften

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 10 eine Unteransicht eines Leistungsbauelement gemäß der fünften

Ausführungsform,

Figur 11 eine Querschnittsansicht einer Anordnung gemäß einer sechsten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 12 eine Unteransicht eines Leistungsbauelement gemäß der sechsen

Ausführungsform, Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 10 kann in

Verbindung mit einem Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums, wie beispielsweise des Drucks einer Ansaugluft einer

Brennkraftmaschine, verwendet werden. Die Anordnung 10 kann aus diesem Grund beispielsweise Bestandteil eines Drucksensormoduls sein.

Die Anordnung 10 umfasst ein Trägersubstrat 12 und ein Leistungsbauelement 14. Das Trägersubstrat 12 kann beispielsweise eine Leiterplatte sein. Das Leistungsbauelement 14 kann beispielsweise ein SMD-Bauelement sein.

Beispielsweise ist das Leistungsbauelement ein Chip mit einer Membran. Das Trägersubstrat 12 weist mindestens eine Leiterbahn 16 auf. die Leiterbahn 16 ist beispielsweise auf einer Oberseite 18 des Trägersubstrats 12 aufgebracht. Das Leistungsbauelement 14 weist Anschlusskontakte 20 auf. Die Anschlusskontakte 20 sind auf einer dem Trägersubstrat 12 zugewandten Unterseite 22 angeordnet. Das Leistungsbauelement 14 ist mit der Leiterbahn 16 elektrisch kontaktiert. Das Leistungsbauelement 14 befindet sich vollständig oberhalb des Trägersubstrats

12.

Figur 2 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14. Zu erkennen sind die Anschlusskontakte 20. Diese sind bezogen auf die Darstellung der Figur 2 in einer Reihe auf einer linken Seite der Unterseite 22 des Leistungsbauelements

14 angeordnet. Um die Anschlusskontakte 20 ist eine Metallisierung 24 ausgebildet. Die Metallisierung 24 umgibt die Anschlusskontakte 20 vollständig, insbesondere ringförmig. Beispielsweise ist die Metallisierung 24 als Mantel um die Anschlusskontakte 20 ausgebildet. Das Leistungsbauelement 14 ist mit der Leiterbahn 16 mittels der Anschlusskontakte 20 elektrisch kontaktiert. Des

Weiteren kann eine Lötung 26 vorgesehen sein, die mit dem Trägersubstrat 12 kontaktiert ist. Alternativ kann eine Kontaktierung des Leistungsbauelements 14 mit dem Trägersubstrat 12 mittels einer Lötfolie oder eines elektrisch leitfähigen Klebers erfolgen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Lötung 26 rahmenförmig ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Lötung 26 entlang von Außenrändern 28 der Unterseite 22 des Leistungsbauelements 14. Die Lötung 26 kann optional als Metallisierung 24 ausgebildet sein oder als solche wirken. Optional kann eine Passivierung 30 (Figur 1) vorgesehen sein. Die Passivierung 30 dient zum Schutz gegenüber Verschmutzung und

Kondensatablagerungen unterhalb des Leistungsbauelements 14. Entsprechend ist die Passivierung 30 zumindest teilweise zwischen dem Leistungsbauelement 14 und dem Trägersubstrat 12 angeordnet.

Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Anordnung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform sind die

Anschlusskontakte 20 in der Nähe der Ecken 32 der Unterseite 22 des

Leistungsbauelements 14 angeordnet. Die Lötung 26 umgibt die

Anschlusskontakte 20.

Figur 4 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14. Zu erkennen sind die Anschlusskontakte 20 in der Nähe der Ecken 32 der Unterseite 22 des Leistungsbauelements 14. Des Weiteren ist die rahmenförmige Ausbildung der Lötung 26 zu erkennen. Insbesondere erstreckt sich die Lötung 26 entlang von Außenrändern 28 der Unterseite 22 des Leistungsbauelements 14.

Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anordnung 10 der dritten Ausführungsform basiert auf der Anordnung 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die Anschlusskontakte 20 in einer Reihe auf einer linken Seite des Leistungsbauelements 14 angeordnet. Figur 6 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14 der dritten

Ausführungsform. Zu erkennen ist, dass die Lötung 26 die Anschlusskontakte 20 rahmenförmig umgibt und dabei an diese angrenzt. Entsprechend erstreckt sich die Lötung 26 nicht komplett entlang der Außenränder 28 der Unterseite 22 des Leistungsbauelements 14, sondern ist im vergleich zu der ersten

Ausführungsform kleiner bzw. enger ausgebildet.

Figur 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anordnung 10 gemäß der vierten Ausführungsform basiert auf der

Anordnung 10 gemäß der dritten Ausführungsform. Zu erkennen ist aus Figur 7, dass sich das Leistungsbauelement 14 nicht vollständig oberhalb des

Trägersubstrats 12 befindet, sondern mit diesem nur teilweise überlappt. Das Leistungsbauelement 14 kann aus diesem Grund beispielsweise als

Drucksensorchip verwendet werden, auf den ein Gegendruck zu dem Druck des eigentlich zu messenden fluiden Mediums aufgebracht wird.

Figur 8 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14 der vierten

Ausführungsform. Zu erkennen ist die reihenförmige Anordnung der

Anschlusskontakte 20 auf der linken Seite der Unterseite 22 sowie die Lötung 26, die als Rahmen angrenzend an die Anschlusskontakte 20 angeordnet ist.

Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anordnung 10 der fünften Ausführungsform basiert auf der Anordnung 10 der ersten Ausführungsform. Dabei entfällt die rahmenförmige Lötung 26. Die Kontaktierung des Leistungsbauelements 14 mit dem Trägersusbtrat 12 erfolgt daher beispielsweise nur punktuell. Eine solche punktuelle Kontaktierung kann beispielsweise als Weichlote ausgeführt sein (nicht näher dargestellt). Die Anordnung 10 der fünften Ausführungsform weist jedoch eine Passivierung 30 auf. Die Passivierung 30 dient zum Schutz gegenüber Verschmutzung und Kondensatablagerungen unterhalb des Leistungsbauelements 14. Entsprechend ist die Passivierung 30 zumindest teilweise zwischen dem Leistungsbauelement 14 und dem Trägersubstrat 12 angeordnet. Die Passivierung 30 erfüllt dabei den vollständigen Medienschutz.

Figur 10 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14 der fünften Ausführungsform. Zu erkennen ist die reihenförmige Anordnung der

Anschlusskontakte 20 auf der linken Seite der Unterseite 22 und, dass keine rahmenförmige Ausbildung der Lötung 26 vorgesehen ist.

Figur 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Anordnung 10 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Anordnung 10 der sechsten Ausführungsform basiert auf der Anordnung 10 gemäß der fünften Ausführungsform. Dabei sind die Anschlusskontakte 20 jedoch in der Nähe von Ecken 32 der Unterseite 22 des Leistungsbauelements 14 angeordnet. Auch bei der sechsten Ausführungsform ist die Passivierung 30 zwischen dem Leistungsbauelement 14 und dem Trägersubstrat 12 vorgesehen.

Figur 12 zeigt eine Unteransicht des Leistungsbauelements 14 der sechsten Ausführungsform der Erfindung. Zu erkennen sind die Anschlusskontakte 20 in der Nähe der Ecken 32 der Unterseite 24. Die Passivierung 30 erfüllt dabei den vollständigen Medienschutz.