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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING AN ELECTRONIC MODULE, AND ELECTRONIC MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/025805
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an electronic module. The inventive method comprises a substrate (11) which has at least one component (16, 19), particularly a semiconductor chip, arranged on it. In this case, at least one method step involves a film (40) made of plastic material being laminated onto a surface (29) of the substrate (11) and of the at least one component (16, 19), said surface comprising at least one contact area. This method step comprises the following steps: the film (40) to be laminated onto the surface (29) of the substrate (11) and of the at least one component (16, 19), or a film composite (42) comprising the film (40), is arranged in a chamber (31) such that the chamber (31) is split by the film (40) or the film composite (42) into a first chamber section and a second chamber section, which is isolated from the first chamber section so as to be gastight; a higher atmospheric pressure is provided or produced in the first chamber section than in the second chamber section; and contact is made between the surface (29) of the substrate (11) arranged in the second chamber section and the at least one component (16, 19) and the film (40) or the film composite (42), which contact brings about the lamination of the film (40) onto the surface (29).

Inventors:
WEIDNER KARL (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/059005
Publication Date:
March 06, 2008
Filing Date:
August 29, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WEIDNER KARL (DE)
International Classes:
H01L23/31
Domestic Patent References:
WO1988002551A11988-04-07
WO1988002551A11988-04-07
Foreign References:
EP1093159A12001-04-18
DE10107399A12002-09-12
EP1093159A12001-04-18
DE10107399A12002-09-12
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Moduls, welches ein Substrat (11), auf dem zumindest ein Bauelement (16, 19) , insbesondere ein Halbleiterchip, angeordnet ist, um- fasst, bei dem als zumindest ein Verfahrensschritt eine Folie (40) aus Kunststoffmaterial auf eine zumindest eine Kontakt ¬ fläche umfassende Oberfläche (29) des Substrats (11) und des zumindest einen Bauelements (16, 19) auflaminiert wird, mit den Schritten: die auf die Oberfläche (29) des Substrats (11) und des zumindest einen Bauelements (16, 19) aufzulaminierende Folie (40) oder ein die Folie (40) umfassender Folienverbund (42) wird derart in einer Kammer (31) angeord- net, dass die Kammer (31) durch die Folie (40) oder den Folienverbund (42) in einen ersten Kammerabschnitt (33) und einen zweiten, davon gasdicht getrennten Kammerabschnitt (35) aufgeteilt wird; in dem ersten Kammerabschnitt (33) wird ein höherer at- mosphärischer Druck als in dem zweiten Kammerabschnitt

(35) bereitgestellt oder erzeugt; und

- es wird ein Kontakt der Oberfläche (29) des in dem zwei ¬ ten Kammerabschnitt angeordneten Substrats (11) mit dem zumindest einen Bauelement (16, 19) und der Folie (40) oder dem Folienverbund (42) hergestellt, durch welchen das Laminieren der Folie (40) auf die Oberfläche (29) bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (40) ganzflächig ausgebildet ist und in einem dem Laminieren nachfolgenden Verfahrensschritt mit einer öffnung im Bereich der zumindest einen Kontaktfläche versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Folienverbunds (42) die Folie (40) mit zumin ¬ dest einer öffnung (43, 44, 45, 46, 47) versehen wird und auf

eine als Abformfolie (41) dienende ganzflächige und gasdichte Folie (40) aus einem Kunststoff aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Abformfolie (41) ein Material verwendet wird, welches beim Schritt des Laminierens weicher als die zu laminierende Folie (40) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienverbund (42) derart in der Kammer (31) angeordnet wird, dass die zu laminierende Folie (40) dem zweiten Kammer ¬ abschnitt (35) zugewandt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienverbund (42) derart in der Kammer (31) angeordnet wird, dass die zumindest eine öffnung (43, 44, 45, 46, 47) in der Folie (40) beim Laminieren im Bereich einer korrespondierenden Kontaktfläche (15, 17, 18, 20, 21) zum Liegen kommt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abformfolie (41) nach dem Schritt des Laminierens der Fo ¬ lie (40) auf die Oberfläche (29) abgelöst wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kammerabschnitt (35) evakuiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kammerabschnitt (33) zumindest ein isostati- scher Druck herrscht.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

zur Erhöhung des Drucks in dem ersten Kammerabschnitt (33) in den ersten Kammerabschnitt (33) ein Gas, insbesondere Sauer ¬ stoff oder weiter bevorzugt Stickstoff, oder ein Gel geför ¬ dert wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (11) mit dem zumindest einen Bauelement (16, 19) auf einer beheizbaren Bodenplatte (37) der Kammer (31) ange- ordnet wird, wobei durch die Bodenplatte (37) sowohl das Sub ¬ strat (11) mit dem zumindest einen Bauelement (16, 19) als auch der zweite Kammerabschnitt (35) definiert erwärmt wer ¬ den .

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zwischen der Oberfläche (29) des in dem zweiten Kammerabschnitt (35) angeordneten Substrats (11) mit dem zu ¬ mindest einen Bauelement (16, 19) und der Folie (40) oder dem Folienverbund (42) durch eine Relativbewegung der Kontakt ¬ partner zueinander hergestellt wird.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Laminierens an im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat (11) verlaufenden Abschnitte (26) des zumin ¬ dest einen Bauelements (16, 19) Flanken (28) erzeugt werden, welche Seitenkanten (24, 25) des Bauelements (16, 19) mit dem Substrat (11) in einem stetigen übergang verbinden.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nach- oder Aushärten der laminierten Folie (40) der Verbund bei einem vorgegebenen Temperaturverlauf, insbesondere bei einer gegenüber dem Laminationsvorgang erhöhten Temperatur, für eine vorbestimmte Zeit in der Kammer (31) verbleibt.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass zum Nach- oder Aushärten der laminierten Folie (40) das Halbzeug in einem Härteofen bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorbestimmte Zeit verbleibt.

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als auf die Oberfläche (29) zu laminierende Folie (40) eine Isolierfolie oder eine lichtempfindliche Folie (40) (Fotofo- lie) , insbesondere aus einem isolierenden Material, gewählt wird.

17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (29), auf welche die Folie (40) laminiert wird, eine dreidimensionale Struktur aufweist.

18. Vorrichtung zur Herstellung eines elektronischen Moduls, welches ein Substrat (11), auf dem zumindest ein Bauelement (16, 19), insbesondere ein Halbleiterchip, angeordnet ist, umfasst , dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Durchführung eines der Verfahrensschritte nach ei ¬ nem der Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist.

19. Elektronisches Modul mit einem Substrat (11), auf dem zu ¬ mindest ein Bauelement (16, 19), insbesondere ein Halbleiter ¬ chip, angeordnet ist, wobei eine Folie (40) aus Kunststoffma ¬ terial auf eine Oberfläche (29) des Substrats (11) und des zumindest einen Bauelements (16, 19) auflaminiert ist, wobei die Folie (40) an geraden Kanten und an Biegungen die gleiche Dicke aufweist.

Description:

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Moduls und elektronisches Modul

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Moduls, welches ein Substrat umfasst, auf dem zumindest ein Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, angeordnet ist.

Ausgangspunkt bei der Herstellung des elektronischen Moduls ist ein in Fig. 1 im Querschnitt in schematischer Form dargestelltes Halbzeug des elektronischen Moduls. Dieses ist mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Auf einem Substrat 11 ist eine strukturierte Metallschicht 12 mit Metall- oder Kon ¬ taktflächen 13, 14, 15 aufgebracht. Auf den Kontaktflächen 13, 14 ist jeweils ein Bauelement 16, 19, z.B. ein Halblei ¬ terchip, aufgebracht. Das Bauelement 16 ist über ein Verbin ¬ dungsmittel 22, in der Regel ein Lot, mit der Kontaktfläche 13 verbunden. In entsprechender Weise ist das Bauelement 19 über ein Verbindungsmittel 23 mit der Kontaktfläche 14 ver ¬ bunden. Sofern die Bauelemente 16, 19 einen Rückseitenkontakt, d.h. einen dem Substrat 11 zugewandten Kontakt aufwei ¬ sen, so wird durch das Verbindungsmittel 22, 23 nicht nur ei- ne mechanische, sondern auch eine elektrische Verbindung zu der jeweiligen Kontaktfläche 13 und/oder 14 hergestellt. Zur elektrischen Kontaktierung weisen die Bauelemente 16, 19 jeweils eine Anzahl an Kontaktflächen auf ihrer von dem Substrat 11 abgewandten Oberseite auf. Beispielhaft umfassen die Bauelemente 16, 19 jeweils zwei Kontaktflächen 17, 18 bzw. 20, 21. Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflä ¬ chen 17, 18 bzw. 20, 21 und der lediglich beispielhaft einen Kontaktfläche 15 geschieht üblicherweise unter Verwendung von Bonddrähten (nicht dargestellt) .

Alternativ ist die Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den Kontaktflächen 17, 18 bzw. 20, 21 der Bauelemente 16, 19 und der Kontaktfläche 15 durch eine sog. planare

Verbindungstechnologie möglich, bei der eine Oberfläche 29 des Halbzeugs zunächst mit einer isolierenden Schicht bedeckt wird. An den Stellen der Kontaktflächen 15, 17, 18, 20, 21 werden öffnungen in die isolierende Folie eingebracht, um die Kontaktflächen freizulegen. Anschließend wird eine Sputter- schicht ganzflächig auf die Isolierfolie und deren einge ¬ brachten öffnungen aufgebracht. Die Sputterschicht besteht üblicherweise aus einer ca. 50 nm dicken Titan-Schicht und einer ca. 1 μm dicken Kupferschicht. Auf diese Sputterschicht wird eine weitere, in der Regel aus einem isolierenden Mate ¬ rial bestehende lichtempfindliche Folie (sog. Fotofolie) auf ¬ gebracht. Die Dicke der Fotofolie beträgt zwischen 100 und 200 μm und wird in einem weiteren Schritt mit einer entspre ¬ chend der gewünschten leitenden Struktur belichtet und entwi- ekelt.

Die Belichtung erfolgt üblicherweise mittels einer Maske, mit der das Layout der leitenden Struktur auf die Fotofolie übertragen wird. Dabei werden diejenigen Abschnitte der Fotofolie durch die Maske abgeschattet, welche die spätere elektrisch leitende Struktur ausbilden sollen. Die nicht belichteten Abschnitte der Fotofolie lassen sich in einem weiteren Verfahrensschritt entfernen, so dass eine Freilegung der darunter befindlichen Sputterschicht, genauer der Kupferoberfläche, erfolgt. Durch Eintauchen des vorbereiteten Halbzeugs in ein Elektrolytbad, insbesondere ein Kupfer-Elektrolytbad, wird durch galvanische Verstärkung eine ca. 100 bis 200 μm dicke Kupferschicht aufgewachsen. In einem sich daran anschließenden Schritt, der als Strippen der Fotofolie bezeichnet wird, wird die noch auf der Oberfläche befindliche Fotofolie an den Bereichen, an welchen keine elektrisch leitende Struktur ausgebildet werden soll, entfernt. Als letzter Schritt erfolgt ein sog. Differenzätzen, bei dem ganzflächig die aus Titan und Kupfer bestehende Sputterschicht entfernt wird, so dass lediglich die gewünschte leitfähige Struktur überbleibt.

Für die Zuverlässigkeit eines derart hergestellten elektroni ¬ schen Moduls von entscheidender Bedeutung ist das Aufbringen

der Isolierfolie auf die Oberfläche 29 des Halbzeugs 10. Die Qualität der Haftung und eventueller Lufteinschlüsse zwischen der Isolierfolie und der Oberfläche 29 können die elektri ¬ schen Eigenschaften zum einen beeinflussen oder sogar zur Zerstörung des elektronischen Moduls im Betrieb führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Bauelemente 16, 19 Leis ¬ tungshalbleiterbauelemente sind, welche zum Schalten von Spannungen im Bereich von 400 V bis 10 kV ausgebildet sind. Neben Isolationseigenschaften der Isolierfolie (üblicherweise im Bereich von 60 bis 100 kV/mm bei einer Dicke der Isolierfolie von 100 bis 400 μm) beeinflusst insbesondere das Vor ¬ handensein von eventuellen Lufteinschlüssen den elektrischen Feldstärkebereich und damit die Eigenschaften des späteren elektronischen Moduls. Kritische Punkte sind dabei insbeson- dere die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 24 versehene obere

Seitenkante und die mit dem Bezugszeichen 25 versehene untere Seitenkante des Bauelements 19. Diese Problematik trifft, ob ¬ wohl dies in der Figur mit Bezugszeichen nicht explizit dargestellt ist, auf alle entsprechenden Seitenkanten dieses und anderer Bauelemente zu.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Moduls anzugeben, welches die oben beschriebenen Probleme vermeidet und die Herstellung von elektronischen Modulen mit hoher Zuverlässigkeit ermöglicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Herstellen eines derartigen elektronischen Moduls anzugeben.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen den unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines e- lektronischen Moduls, welches ein Substrat umfasst, auf dem zumindest ein Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, angeordnet ist, wird als zumindest ein Verfahrensschritt eine Folie aus Kunststoffmaterial auf eine zumindest eine Kontakt-

fläche umfassende Oberfläche des Substrats und des zumindest einen Bauelements auflaminiert . Dieser Verfahrensschritt um- fasst die Schritte: die auf die Oberfläche des Substrats und des zumindest einen Bauelements aufzulaminierende Folie oder ein die Folie umfassender Folienverbund wird derart in einer Kammer angeordnet, dass die Kammer durch die Folie oder den Folienverbund in einem ersten Kammerabschnitt und einem zwei ¬ ten, davon gasdicht getrennten Kammerabschnitt aufgeteilt wird; in dem ersten Kammerabschnitt wird ein höherer atmo- sphärischer Druck als in dem zweiten Kammerabschnitt bereitgestellt oder erzeugt; es wird ein Kontakt der Oberfläche des in dem zweiten Kammerabschnitt angeordneten Substrats mit dem zumindest einen Bauelement und der Folie oder dem Folienver ¬ bund hergestellt, durch welchen das Laminieren der Folie auf die Oberfläche bewirkt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein blasenfreies Aufbringen der Folie auf die Oberfläche des Halbzeugs aus ei ¬ nem Substrat und dem zumindest einen Bauelement sicherge- stellt werden, wodurch die Ausschussquote fertig gestellter elektronischer Module verringert wird. Darüber hinaus weist das Verfahren den Vorteil auf, dass das Aufbringen der Folie sehr schnell erfolgen kann, wodurch sich die Fertigungszeit zur Herstellung des elektronischen Moduls verkürzt und damit geringere Herstellungskosten die Folge sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann konstruktiv sehr einfach ausgestaltet werden.

Ein elektronisches Modul mit einem Substrat, auf dem zumin ¬ dest ein Bauelement, insbesondere ein Halbleiterchip, ange ¬ ordnet ist, wobei eine Folie aus Kunststoffmaterial auf eine Oberfläche des Substrats und des zumindest einen Bauelements auflaminiert ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Folie an geraden Kanten und an Biegungen die gleiche Dicke aufweist. Hierdurch sind die Feldstärkeeigenschaften, insbesondere bei der Verwendung von Leistungshalbleiterbauelementen,

im Voraus genau bestimmbar, wodurch die Qualität eines derar ¬ tigen Moduls insgesamt erhöht werden kann. Insbesondere ist dadurch die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen der auf der Folie ausgebildeten elektrisch leitenden Struktur und ei- ner Kontaktfläche des Bauelements verringert. Weiterhin ist die Gefahr durch Zerstörung aufgrund von überhitzung verringert .

Um eine gasdichte Trennung der Kammer in dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt und die Bereitstellung eines Druckge ¬ fälles bewerkstelligen zu können, ist die Folie gemäß einer ersten Variante ganzflächig ausgebildet. Erst in einem dem Laminieren nachfolgenden Verfahrensschritt wird die Folie mit einer öffnung im Bereich der zumindest einen Kontaktfläche versehen, um das Aufbringen einer elektrisch leitenden Struktur im Weiteren vornehmen zu können.

In einer anderen Ausgestaltung wird zur Bildung des Folienverbunds die Folie mit zumindest einer öffnung versehen und auf eine als Abformfolie dienende ganzflächige und gasdichte Folie aus einem Kunststoff aufgebracht. Die gasdichte Tren ¬ nung wird damit nicht durch die aufzulaminierende Folie (Iso ¬ lierfolie) , sondern durch die Abformfolie bereitgestellt. Als Material für die Abformfolie wird ein Material verwendet, welches beim Schritt des Laminierens "weicher" als die zu Ia- minierende Folie ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich beim Auflaminieren der Folie auf die Oberfläche des Sub ¬ strats mit dem zumindest einen Bauelement keine Einschlüsse zwischen der Folie und dem Bauelement ergeben können. Die Ab- formfolie "umfließt" die Folie von der dem Substrat gegenüber liegenden Seite und übt weiterhin einen Druck beim Aufbringen der Folie aus.

Der Folienverbund wird derart in der Kammer angeordnet, dass die zu laminierende Folie dem zweiten Kammerabschnitt zuge ¬ wandt ist. Zweckmäßigerweise wird der Folienverbund derart in der Kammer angeordnet, dass die zumindest eine öffnung in der Folie beim Laminieren im Bereich einer korrespondierenden

Kontaktfläche zum Liegen kommt. Nach dem Schritt des Laminie- rens der Folie auf die Oberfläche wird die Abformfolie von der auflaminierten Folie abgelöst.

Die Verwendung eines Folienverbunds weist den Vorteil auf, dass der üblicherweise durchzuführende Schritt des Einbrin ¬ gens von öffnungen im Bereich der zumindest einen Kontaktfläche entfallen kann. üblicherweise wird das Einbringen von öffnungen unter Verwendung von Lasern vorgenommen. Der Ein- satz derartiger Laser ist aufgrund der dafür benötigten langen Zeitdauer jedoch sehr kostenintensiv. Die Verwendung eines Folienverbunds im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstel ¬ lungsverfahrens ermöglicht einen vollständigen Verzicht auf den Einsatz derartiger Laservorrichtungen, wodurch die Kosten der Herstellung und die Zeitdauer für die Herstellung des e- lektronischen Moduls verringert werden können.

Zum Aufbringen der Folie oder des Folienverbunds auf die O- berfläche des Halbzeugs ist es ausreichend, einen Druckunter- schied zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt bereitzustellen. Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen zwischen der Folie und der Oberfläche des Halbzeugs ist es jedoch vor ¬ teilhaft, den zweiten Kammerabschnitt, in welchem sich das Halbzeug befindet, zu evakuieren. Es ist dabei ausreichend, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform in dem ersten Kammerabschnitt zumindest ein isostatischer Druck herrscht.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, zur Erhöhung des Drucks in dem ersten Kammerabschnitt in den ersten Kammerabschnitt ein Gas, insbesondere Sauerstoff oder weiter bevorzugt Stick ¬ stoff, oder auch ein Gel zu fördern. Die Erhöhung des Drucks in dem ersten Kammerabschnitt sorgt für ein schnelleres Anle ¬ gen der Folie an der Oberfläche und verringert weiterhin die Gefahr von Lufteinschlüssen. Am meisten bevorzugt ist die Verwendung von Stickstoff zur Erhöhung des Drucks in dem ersten Kammerabschnitt, da Stickstoff und die auf die Oberfläche aufzulaminierende Folie keinerlei Reaktion zueinander aufwei-

sen. Damit kann eine Schwächung der Folie bereits im Rahmen der Fertigung vermieden werden.

Eine weitere Verbesserung der Verbindungsqualität ergibt sich, wenn das Substrat mit dem zumindest einen Bauelement auf einer beheizbaren Bodenplatte der Kammer angeordnet wird, wobei durch die Bodenplatte sowohl das Substrat mit dem zu ¬ mindest einen Bauelement als auch der zweite Kammerabschnitt definiert erwärmt werden. Es haben sich dabei Betriebstempe- raturen im Bereich von 150 bis 200 0 C als zweckmäßig heraus ¬ gestellt, da in diesem Temperaturbereich die Verbindung der Folie und der Oberfläche zuverlässig vornehmbar ist und gleichzeitig die auf dem Substrat befindlichen Bauelemente nur wenig belastet werden.

Zur Herstellung des Kontakts zwischen der Oberfläche des in dem zweiten Kammerabschnitt angeordneten Substrats mit dem zumindest einen Bauelement und der Folie oder dem Folienver ¬ bund wird eine Relativbewegung der Kontaktpartner zueinander hergestellt. Dabei ist es unerheblich, ob das Halbzeug oder die Folie bewegt wird. Denkbar ist auch, dass sowohl das Halbzeug als auch die Folie aufeinander zu bewegt werden.

In einem weiteren zweckmäßigen Verfahrensschritt ist vorgese- hen, dass vor dem Schritt des Laminierens an im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat verlaufenden Abschnitten des zumindest einen Bauelements Flanken erzeugt werden, welche Seiten ¬ kanten des Bauelements mit dem Substrat in einem stetigen ü- bergang verbinden. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne das Vorsehen derartiger Flanken eine zuverlässige Anlage der Folie an senkrecht verlaufenden Abschnitten des zumindest einen Bauelements sicherstellt, können durch das Vorsehen derartiger Flanken die von der Folie angenommenen Winkel verringert bzw. "entschärft" werden. Der Vorteil des Vorsehens derartiger Flanken besteht insbesondere darin, dass bei einem späteren Schritt des Belichtens einer lichtempfindlichen Folie zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Struktur auch eine Belichtung der Fotofolie nahe bzw. an den senkrecht ver-

laufenden Abschnitten zuverlässig erfolgt. Insbesondere ist hierdurch der Einsatz von Maskentechnik zur Belichtung der lichtempfindlichen Folie möglich.

Zum Nach- oder Aushärten der laminierten Folie kann der Verbund (aus Folie und Substrat mit dem zumindest einen Bauele ¬ ment) bei einem vorgegebenen Temperaturverlauf, insbesondere bei einer gegenüber dem Laminationsvorgang erhöhten Temperatur, für eine vorbestimmte Zeit in der Kammer verbleiben. Dies weist den Vorteil auf, dass neben der Kammer keine zu ¬ sätzliche Vorrichtung zum Härten des Verbunds vorgesehen werden muss. Die Kosten für die Bereitstellung des Fertigungs- Equipment lassen sich dadurch verringern.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zum Nach- oder

Aushärten der laminierten Folie das Halbzeug in einem Härteofen bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorbestimmte Zeit verbleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zum Auflaminieren der unmittelbar auf die Oberfläche des Substrats und des zu ¬ mindest einen Bauelements aufzubringenden Isolierfolie als auch der im Rahmen eines späteren Verfahrensschritts aufzu ¬ bringenden lichtempfindlichen Folie verwendet werden. Als auf die Oberfläche zu laminierende Folie wird deshalb eine Iso ¬ lierfolie oder eine lichtempfindliche Folie (Fotofolie) , ins ¬ besondere aus einem isolierenden Material, gewählt.

Wie aus der vorangegangen Beschreibung bereits ersichtlich wurde, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere bei Oberflächen mit einer dreidimensionalen Struktur besonders vorteilhaft anwenden. Unabhängig davon ist auch das Auf- laminieren einer Folie auf eine zweidimensionale Oberfläche möglich .

Die Erfindung wird nachfolgend weiterhin anhand eines Ausfüh ¬ rungsbeispiels in der Figur näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektronischen

Moduls als Halbzeug in einer Querschnittsdarstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines elektronischen Moduls,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines elektronischen

Moduls als Halbzeug, auf welche eine Folie auflami- niert ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Folienverbunds, und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines elektronischen Moduls als Halbzeug, auf das eine Folie auflaminiert ist.

Der prinzipielle Aufbau eines elektronischen Moduls 10 als Halbzeug in Fig. 1 wurde bereits in der Beschreibungseinlei ¬ tung erläutert. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um eine Keramik, ein Printed Circuit Board (PCB) , ein Leadframe oder ein Flextape handeln. Die Bauelemente 16, 19 stellen beispielsweise Leistungshalbleiterbauelemente dar, welche zum Schalten hoher Spannungen im Bereich von 400 V bis 10 kV ausgebildet sind. Leistungshalbleiterbauelemente sind üblicherweise mit Kontaktflächen auf ihrer Vorder- und Rückseite versehen. So stellt beispielsweise die Kontaktfläche 20 des Bauelements 19 einen Steueranschluss (Gate), die Kontakt- fläche 21 einen Source-Anschluss und ein Rückseitenkontakt (nicht dargestellt) , der in elektrischer Verbindung mit der Kontaktfläche 14 steht, einen Drain-Kontakt dar. In entspre ¬ chender Weise kann die Aufteilung der Kontaktflächen 17, 18 des Bauelements 16 sein.

Entgegen der zeichnerischen Darstellung müssen die Höhen der Bauteile 16, 19 auf dem Substrat nicht identisch ausgebildet sein. Es ist sogar möglich, mit dem vorliegenden Verfahren

auch passive Bauelemente auf der Oberfläche 29 aufzubringen, z.B. Kondensatoren, mit der Isolationsfolie zu bedecken und in den weiteren Verfahrensschritten zu prozessieren.

Die auf die Oberfläche 29 aufzubringende Isolationsfolie weist an die Bauelemente 16, 19 angepasste, im Ausführungs ¬ beispiel hohe Isolationseigenschaften auf, welche zur Aufnahme von 60 bis 100 kV/mm fähig ist. Die Dicke der Isolations ¬ folie, welche auf die Oberfläche 29 aufzubringen ist, kann z.B. je nach Anwendung zwischen 100 und 400 μm variieren, abhängig von der zu isolierenden Spannung. Die Materialeigenschaften der Isolationsfolie sind derart gewählt, dass eine Dauertemperaturbelastung von 150 bis 200 0 C zu keinen Beschädigungen der Isolationsfolie führt. In der Praxis sind der- zeit Dauertemperaturbelastungen von 125 0 C ausreichend.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Auflaminieren einer Isolationsfolie auf das in Fig. 1 dargestellte Halbzeug 10. Die Vorrichtung 30 umfasst eine Kammer 31 mit einer Bodenplatte 37, Seitenwänden und einem

Dach. In der Bodenplatte 37 ist eine Heizung 38 zur Beheizung der Bodenplatte 37 und des Inneren der Kammer 31 angeordnet. Im Inneren der Kammer 31 und auf der Bodenplatte 37 wird das in Fig. 1 beschriebene Halbzeug 10 angeordnet. Die in einem Rahmen 32 eingespannte Isolierfolie 40 trennt die Kammer 31 gasdicht voneinander in einen ersten Kammerabschnitt 33 und einen zweiten Kammerabschnitt 35, in welchem das Halbzeug 10 angeordnet ist. Jeder der Kammerabschnitte 33, 35 ist bei ¬ spielhaft an einer Seitenwand mit einem Rohrstutzen 34 bzw. 36 versehen. über den Rohrstutzen 36 kann der zweite Kammerabschnitt 35 evakuiert werden. über den Rohrstutzen 34 kann beispielsweise ein Gas oder Gel in den ersten Kammerabschnitt 33 eingeleitet werden, um den in dem ersten Kammerabschnitt 33 herrschenden Druck über den isostatischen Druck hinaus zu erhöhen.

Während des Laminiervorgangs wird ein Druckgefälle zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt 33, 35 erzeugt.

Gleichzeitig wird die Heizung 38 in der Bodenplatte 37 einge ¬ schaltet, um sowohl das Halbzeug 10 als auch das Innere des zweiten Kammerabschnitts 35 zu erwärmen. Die dabei erreichten Temperaturen bewegen sich im Bereich von 50 bis 200 0 C, wobei die auf dem Substrat aufgebrachten Bauelemente keinerlei

Schädigung unterworfen sind. Sodann wird eine Relativbewegung des Halbzeugs 10 und der Folie 40 aufeinander zu ausgeführt. Die Relativbewegung kann durch eine Bewegung der Bodenplatte 37 mit dem Halbzeug 10 in der mit dem Bezugszeichen A gekenn- zeichneten Pfeilrichtung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bewegung des Rahmens 32 mit der daran befestigten Folie 40 in Richtung der Oberfläche 29 des Halbzeugs 10 er ¬ folgen. Aufgrund der Erwärmung durch die Heizung 38 und des herrschenden Druckunterschiedes schmiegt sich die aus einem weichen Material bestehende Folie 40 an die Oberfläche 29 des Halbzeugs 10 an und folgt dabei der Kontur der Oberfläche 29. Aufgrund des in dem zweiten Kammerabschnitt herrschenden Va ¬ kuums können Lufteinschlüsse zwischen der ganzflächigen Folie 40 und der Oberfläche 29 des Halbzeugs 10 vermieden werden.

Durch eine geeignete Materialauswahl der Folie, eine geeigne ¬ te Einstellung der Temperatur in der Kammer 31 und eine entsprechende Wahl der in dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt 33, 35 herrschenden Drücke ist eine Umformung der Fo- lie 40 an die Oberfläche 29 derart möglich, dass die Folie 40 im Bereich von Biegungen keine Variation ihrer Dicke erfährt. Dies bedeutet, dass insbesondere an den Seitenkanten 24, 25 keinerlei Querschnittsänderungen der Isolierfolie auftreten. Weiterhin ist durch das erfindungsgemäße Verfahren sicherge- stellt, dass die Isolierfolie an den senkrecht verlaufenden Abschnitten der Bauelemente 16, 19 (vgl. Bezugszeichen 26) eng anliegt.

Das Aufbringen bzw. Laminieren der Folie 40 auf die Oberflä- che 29 des Halbzeugs 10 erfolgt, indem die weichen, viskosen Eigenschaften der Folie 40 ausgenutzt werden. Für den späteren Betrieb ist ein Aushärten der Isolierfolie 40 erforderlich. Zum Aushärten kann der aus dem Halbzeug 10 und der Fo-

lie bestehende Verbund, der in Fig. 3 dargestellt ist, in der Vorrichtung 30 verbleiben oder aus der Vorrichtung 30 entnommen und in einen separaten Härteofen verbracht werden. Zum Aushärten ist es zweckmäßig, wenn gegenüber dem Laminations- Vorgang höhere Temperaturen auf den Verbund einwirken.

Nach dem Aufbringen und Aushärten der Folie kann der Verbund weiter verarbeitet werden, indem in die Isolierschicht 40 im Bereich der Kontaktflächen 15, 17, 18, 20, 21 öffnungen ein- gebracht werden. Das Einbringen der öffnungen erfolgt üblicherweise unter Verwendung eines Lasers. Hieran schließt sich das bereits beschriebene Aufbringen einer Sputterschicht , das Aufbringen einer lichtempfindlichen, aus einem isolierenden Material bestehenden Folie, das Belichten und Entwickeln so- wie das galvanische Abscheiden einer elektrisch leitenden

Struktur an. Das Aufbringen der lichtempfindlichen Folie (Fotofolie) kann unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung erfolgen.

Fig. 5 zeigt den Verbund aus Substrat und dem zumindest einen Bauelement 16, 19 und der aufgebrachten Folie 40 in einer ab ¬ gewandelten schematischen Darstellung, ebenfalls in einem Querschnitt. Vor dem Aufbringen der Folie 40 wurde an dem Ab ¬ schnitt 26 eine Flanke 28 erzeugt, indem ein isolierendes Ma- terial an den Abschnitt 26 aufgebracht, z.B. dispenst, wurde. Das z.B. in flüssiger Form aufgebrachte isolierende Material saugt sich aufgrund von Kapillarkräften an die Seitenwand (den Abschnitt 26) des Bauelements 19 an, so dass keine Gas ¬ einschlüsse entstehen. Hierbei ergibt sich die in der Figur gezeigte Flanke 28 mit einem Kanten vermeidenden Verlauf.

Beim Aufbringen der Folie 40 in der in Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung passt sich die Folie 40 an den Verlauf der Flanke 28 an.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wurde lediglich beispiel ¬ haft eine einzige Flanke 28 eingezeichnet, wobei dies ledig ¬ lich zu Zwecken der Illustration gemacht wurde. Das Vorsehen derartiger Flanken 28 weist bei der weiteren Herstellung des

elektronischen Moduls den Vorteil auf, dass auch die im Wei ¬ teren aufgebrachte lichtempfindliche Fotofolie die Gestalt der Flanke 28 annimmt. Beim Belichten der Fotofolie müssen nunmehr nicht mehr besondere Vorkehrungen getroffen werden, um auch die senkrecht verlaufenden Abschnitte der Fotofolie zu belichten. Das Vorsehen der Flanken eliminiert weitestge- hend senkrecht verlaufende Abschnitte zunächst der Isolierfo ¬ lie und im Weiteren der Fotofolie, so dass die Belichtung mit herkömmlichen Masken erfolgen kann.

In einer Abwandlung der Erfindung wird zum Aufbringen der Folie 40 ein Folienverbund 42 (vgl. Fig. 4) in den Rahmen 32 der Vorrichtung 30 eingespannt. Der Folienverbund umfasst die Folie 40, in der bereits öffnungen 43, 44, 45, 46, 47 an den Stellen der Kontaktflächen 15, 17, 18, 20, 21 eingebracht sind. Um einen gasdichten Abschluss zwischen dem ersten Kammerabschnitt und dem zweiten Kammerabschnitt 33, 35 bereit ¬ stellen zu können, umfasst der Folienverbund ferner eine mit der Folie 40 verbundene ganzflächige und gasdichte Abformfo- lie 41. Die Abformfolie 41 besteht bevorzugt aus einem "wei ¬ cheren" Material als die Folie 40, um das Anschmiegen der Fo ¬ lie 40 beim Laminiervorgang an die dreidimensionale struktu ¬ riere Oberfläche 29 des Halbzeugs 10 unterstützen zu können.

Nach dem Auflaminieren des Folienverbunds 42 auf die Oberflä ¬ che 29 des Halbzeugs 10 findet in der bereits beschriebenen Weise ein Aushärten statt. Hernach wird die Abformfolie 41 von der Folie 40 abgelöst. Bei der Auswahl der Materialien der Folie 40 und der Abformfolie 41 muss deshalb sicherge- stellt werden, dass sowohl während des Laminiervorgangs als auch während des Nachhärtens keine Vernetzung zwischen diesen beiden Partnern stattfindet, um zu verhindern, dass beim Ablösen der Abformfolie 41 ein auch nur teilweises Ablösen der Folie 40 von der Oberfläche 29 des Halbzeugs 10 erfolgt. Dies kann sowohl durch eine geeignete Materialauswahl als auch durch die Einstellung geeigneter Prozessparameter sichergestellt werden.

Da der Verbund aus Substrat 11 mit dem zumindest einen Bau ¬ element 16, 19 und der Folie 40 bereits die öffnungen 43, 44, 45, 46, 47 im Bereich der Kontaktflächen 15, 17, 18, 20, 21 aufweist, kann auf das Einbringen der öffnungen mittels eines Lasers verzichtet werden. Im Weiteren kann somit sofort mit dem Aufbringen einer Sputterschicht begonnen werden.