DE10010461A1 - Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile mittels Spritzgußtechnik - Google Patents

Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile mittels Spritzgußtechnik

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DE10010461A1
DE10010461A1 DE2000110461 DE10010461A DE10010461A1 DE 10010461 A1 DE10010461 A1 DE 10010461A1 DE 2000110461 DE2000110461 DE 2000110461 DE 10010461 A DE10010461 A DE 10010461A DE 10010461 A1 DE10010461 A1 DE 10010461A1
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DE
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ceramic substrate
ceramic
substrate
ductile
layers
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DE2000110461
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English (en)
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Ulrich Bast
Matthias Oechsner
Georg Ernst
Thomas Zeiler
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Verpacken elektronischer Bauteile (1) mittels Spritzgußtechnik. Dazu ist eine Vielzahl von Bauteilen (1) auf einer ersten Seite (2) eines Zwischenträgers (3) in vorbestimmten Positionen angeordnet, und der Zwischenträger (3) weist Leiterbahnen (5) mit Kontaktanschlußflächen (6) zum Verbinden mit Kontaktflächen (7) der elektronischen Bauteile (1) und Durchkontakte (8) zu Außenkontakten auf einer zweiten Seite (10) des Zwischenträgers (3) auf. Dabei ist der Zwischenträger (3) aus einem Keramiksubstrat (11), das in seinen Randbereichen (12) der ersten Seite (2) eine duktile ringförmig angeordnete Metallschicht (13) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verpacken elek­ tronischer Bauteile mittels Spritzgußtechnik und ein Verfah­ ren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen unter Verwen­ dung dieser Vorrichtung.
Derartige Vorrichtungen zum Verpacken von elektronischen Bau­ teilen werden in der CSP-Technik (Chip Size Packaging) einge­ setzt, um eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen auf ei­ ner ersten Seiten eines Zwischenträgers mit einer Kunststoff­ gußmasse zu vergießen. Die Vielzahl von Bauteilen sind dazu auf einer ersten Seite eines Zwischenträgers in vorbestimmten Positionen angeordnet, und der Zwischenträger weist Leiter­ bahnen, Kontaktanschlußflächen zum Verbinden mit mikrosko­ pisch kleinen Kontaktflächen der elektronischen Bauteile und Durchkontakte auf, die mit Leiterbahnen auf einer zweiten Seite des Zwischenträgers verbunden sind, wobei auf dieser zweiten Seite an vorbestimmten Stellen Kontaktaußenanschluß­ flächen oder Kontakthöcker angebracht sind. Dabei ist die zweite Seite gegenüberliegend zu der ersten Seite des Zwi­ schenträgers angeordnet.
Der Zwischenträger ist bei derartigen Vorrichtungen für soge­ nannte BGA-Bauelemente (ball grid array) aus einem glasfaser­ verstärkten Epoxidsubstrat, wenn diese Bauelemente für Hoch­ frequenz- oder Logikanwendungen konstruiert sind. Um die elektronischen Bauteile, die üblicherweise in Halbleiterchips auf der ersten Seite des Zwischenträgers angeordnet sind, vor Beschädigungen zu schützen, wird die gesamte Vorrichtung mit­ tels eines Spritzgußverfahrens mit Kunststoff versiegelt. Dieses Spritzgußverfahren ist als "Transfermolding-Verfahren" standardisiert. Der Zwischenträger muß dabei hohen Belastun­ gen standhalten, da ein Spritzgußwerkzeug und der Zwischenträger der Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen dem Spritzgußwerkzeug und dem Zwischenträger zusammengeklammert werden. Dabei wirkt ein hoher Anpreßdruck auf die Ränder des Zwischenträgers, damit keine Kunststoffgußmasse zwischen dem Zwischenträger und dem Spritzgußwerkzeug austritt.
Für keramische Substrate als Zwischenträger ist dieser Stan­ dardprozeß wegen der großen Gefahr des Bruchs der Keramik durch die beim Spritzgußprozeß erforderlichen hohen Belastun­ gen zwischen dem Spritzgußwerkzeug und dem Zwischenträger nicht einsetzbar. Jedoch haben die bisher eingesetzten Zwi­ schenträger beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxid­ substrat den Nachteil, daß bei den Schmelztemperaturen der Herstellungs- und Weiterverarbeitungsschritte, wie Lötvorgän­ gen, die Gefahr besteht, daß Feuchtigkeitsblasen in den glas­ faserverstärkten Epoxidharzsubstraten platzen und damit das elektronische Bauteil beschädigen.
Aus der Druckschrift US 5,270,262 ist bekannt, den Zwischen­ träger mit integrierten Dichtelementen, insbesondere O- Ringen, auszustatten, die nach der Umhüllung mit Kunststoff­ gußmasse wieder entfernt werden müssen. Ein solches Verfahren erscheint nicht wirtschaftlich, da es zusätzliche Verfahrens­ schritte zu dem Standardprozeß erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die die Nachteile im Stand der Technik überwindet und ermöglicht, elektronische Bauelemente montiert auf Zwischenträgern aus Keramik mit einem hochautomatisierten Spritzgußverfahren zu verpacken. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verpacken elektronischer Bauteile unter Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Gegenstandes der un­ abhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Dazu ist der Zwischenträger ein Keramiksubstrat, das in sei­ nen Randbereichen der ersten Seite, auf der auch die elektro­ nischen Bauelemente angeordnet sind, eine duktile, ringförmig angeordnete Metallschicht aufweist. Mit dieser duktilen Me­ tallschicht wird erreicht, daß sich in den Randbereichen des Keramiksubstrats ein Spritzgußwerkzeug einarbeiten und die Randbereiche abdichten kann, wobei Unebenheiten des Kera­ miksubstrats ausgeglichen werden. Des weiteren kann in vor­ teilhafter Weise nach dem Spritzgießen beim Vereinzeln der Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile der Randbe­ reich mit der duktilen Metallschicht ohne weiteres abgesägt werden.
Bei dem hochautomatisierten Standardprozeß des Transfermol­ dens wird die Kunststoffgußmasse bei einer hohen Temperatur von ca. 180°C und bei hohem Druck von ca. 8 MPa in eine auf den Zwischenträger der Vorrichtung aufgesetzte Kavität einge­ spritzt. Dazu muß das Spritzgußwerkzeug mit der ein Kunst­ stoffgehäuse bildenden Kavität mit großer Kraft auf den Zwi­ schenträger aufgesetzt werden, um Durchbiegungen und Wellig­ keiten des Zwischenträgers, die zu Undichtigkeiten oder einem Austreten der Kunststoffgußmasse aus dem Hohlraum führen wür­ den, auszugleichen. Die dabei auftretenden hohen Spannungen können aufgrund der duktilen Metallschicht nicht mehr zum Bruch der typischerweise spröden Keramik führen, da sich das duktile Metall plastisch verformt und die Spannungen abbaut. Gleichzeitig wird der Popcorn-Effekt durch Verwenden eines Keramiksubstrats vermieden. Obwohl keramische Substratmate­ rialien eine große Härte und Steifigkeit haben, wird durch die duktile Metallschicht ein hoher Verschleiß der Spritzguß­ werkzeuge vermieden, was den hochautomatisierten Standardpro­ zeß verbilligt.
Aus diesen Gründen kann auf die im Fall von Keramiksubstraten verwendeten metallischen Kappen zum Schutz der elektronischen Bauteile oder auf flüssige Epoxidharzmassen in einer Gieß­ form, die einzeln für jedes Bauteil oder für Bauteilgruppen angewandt werden, verzichtet werden und in Kunststoffguß­ massen vergossene CSP- und MCP-Bauelemente (Multichip- Package) mit Keramiksubstraten wirtschaftlich gefertigt wer­ den.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es damit möglich, CSP- oder MCP-Bauelemente mit Keramiksubstraten ohne Bruch­ verlust der Keramiksubstrate herzustellen. Damit werden gleichzeitig die materialtypischen Einschränkungen des hochautomatisierten Standardprozesses überwunden, so daß Bau­ elemente vorteilhaft mit keramischen Substraten durch das Transfermoldingverfahren zuverlässig und wirtschaftlich mit einer Kunststoffgußmasse beschichtet werden können.
Darüber hinaus liefert die Vorrichtung den Vorteil, daß höhe­ re Strukturdichten mit dem Zwischenträger aus einem Kera­ miksubstrat durch schmälere Leiterbahnen, kleinere Kontaktie­ rungen und verbesserte elektrische Ausführungen erreicht wer­ den können. Außerdem wird der "Popcorn-Effekt" vollständig vermieden, und es treten keine Schädigungen durch Verdampfen von adsorbierten Wassermolekülen in porösen Kunststoffsub­ straten, beispielsweise beim späteren Anbringen von Kon­ taktaußenanschlußflächen oder Einlöten von Kontakthöckern, auf. Darüber hinaus hat das Keramiksubstrat den Vorteil einer verbesserten Wärmeabfuhr durch das Substrat für die elektro­ nischen Bauelemente, so daß zusätzliche Kühlvorrichtungen eingespart werden können. Schließlich liefert das Keramiksub­ strat die Möglichkeit der Realisierung von Multilayerbauele­ menten mit integrierten passiven Strukturen wie Widerständen, Induktivitäten und Kondensatoren in dem Keramiksubstrat zwi­ schen entsprechend präparierten Keramiklagen.
In einer Ausführungsform der Erfindung bildet die ringförmig angeordnete Metallschicht einen geschlossenen Metallring. Der Vorteil dieses geschlossenen Metallrings liegt in der Zuver­ lässigkeit, mit der eine ringförmige Abdichtung zwischen Keramiksubstrat und Spritzgußwerkzeug während des Einspritzens der Kunststoffgußmasse erreicht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die ringförmig angeordnete Metallschicht Unterbrechungen auf. Dieses Unterbrechungen sind derart schmal gestaltet, daß beim Einspritzen der Kunststoffmasse diese innerhalb der Unterbre­ chungen erstarrt. Das hat den Vorteil, daß eine günstigere Verteilung der durch unterschiedliche Dehnung von Substrat und Metallschicht entstehenden Spannungen erreicht werden kann. Die Unterbrechungen können derart angeordnet sein, daß die ringförmig angeordnete Metallschicht aus einer Vielzahl direkt aufgereihter Metallstreifen, die quer zu der ringför­ migen Anordnung ausgerichtet sind, besteht.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die aus der zweiten Seite des Keramiksubstrats herausragenden Kon­ takthöcker aus Lotkugeln hergestellt, wobei diese Lotkugeln erst nach dem Spritzgießen der elektronischen Bauteile in vorbereiteten Positionen auf der zweiten Seite des Kera­ miksubstrats aufgebracht werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ke­ ramiksubstrat ein mehrschichtiges Substrat, dessen Schichten unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufwei­ sen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarten äußeren Schichten. Damit wird vorteilhaft eine höhere Resi­ stenz des Substrats gegenüber den Belastungen bei dem hoch automatisierten Spritzgußprozeß erreicht. Es werden nämlich die an der Oberfläche effektiv wirksamen Zugspannungen bei dem Spritzgußprozeß vermindert.
Da der Ausdehnungskoeffizient der äußeren Schichten bei die­ ser Ausführungsform kleiner ist als der der zentralen inneren Schicht, entstehen beim Abkühlen von der Sintertemperatur, bei der ein annähernd spannungsfreier Zustand herrscht, Druckspannungen in den äußeren Schichten und Zugspannungen in dem inneren Bereich. Die Druckspannungen in den äußeren Schichten vermindern damit die Belastung der Oberfläche durch die beim Spritzgußprozeß wirksamen Zugspannungen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kera­ miksubstrat ein mehrschichtiges Substrat, dessen Schichten unterschiedliche Elastizitätsmoduli aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren Elastizitätsmo­ dul aufweist als die benachbarten äußeren Schichten. Wegen der lokal höheren Nachgiebigkeit der Keramik im oberflächen­ nahen Bereich, wo die höchsten Verformungen beim Aufsetzen des Spritzgußwerkzeugs entstehen, werden die dort auftreten­ den Spannungen verringert. Risse, die sich trotz der niedri­ gen Spannungen eventuell bilden und sich ausgehend von der Oberfläche zur Mitte hin ausbreiten, werden am Übergang auf die innere zentrale Schicht gestoppt. Die für die weiteren Verarbeitungsschritte erforderliche Festigkeit und Steifig­ keit des Verbundes werden durch die innere zentrale Schicht, die eine hohe Festigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, vorteilhaft gewährleistet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kera­ miksubstrat ein mehrlagiges Substrat, das Keramikschichten und Metall-Lagen zum Abbau innerer Spannungen aufweist. Da­ durch wird vorteilhaft die Steifigkeit des Gesamtsystems ver­ ringert und somit die Gefahr des Bruchs des Keramiksubstrats vermindert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kera­ miksubstrat ein mehrlagiges Substrat, das Keramiklagen und in Leiterbahnen und passive Elemente strukturierte Metall-Lagen aufweist, wobei Durchkontakte die Metallbahnen und Bauelemen­ te in den unterschiedlichen Metall-Lagenniveaus selektiv mit­ einander verbinden. Mit einem derartigen Keramiksubstrat kön­ nen vorteilhafterweise Multilayer-Bauelemente realisiert wer­ den, wobei die passiven Strukturen, wie Widerstände, induktive Strukturen und Kondensatoren in den einzelnen Metall-Lagen bereits beim Sintern des Keramiksubstrats hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße duktile ringförmig angeordnete Metall­ schicht ist im Aufsetzbereich eines die Gehäuseform definie­ renden Spritzgußwerkzeugs angeordnet, so daß in vorteilhafter Weise das Spritzgußwerkzeug nicht unmittelbar das harte Kera­ miksubstrat berührt und damit weniger als bei herkömmlichen Keramiksubstraten verschleißt, da es nicht mit dem Kera­ miksubstrat, sondern nur mit der duktilen Metallschicht in Berührung steht, womit eine höhere Standzeit des Spritzguß­ werkzeugs verbunden ist.
Eine duktile Metallschicht, die gleichzeitig auch abdichtend wirken soll, muß ausreichend dick dimensioniert sein. Damit ist aber die Gefahr verbunden, daß beim Aufbringen der Me­ tallschicht das Keramiksubstrat verzogen wird. Um eine derar­ tige nachteilige Wirkung zu kompensieren, wird das Kera­ miksubstrat in seinen Randbereichen der zweiten Seite zusätz­ lich mit einer duktilen ringförmig angeordneten geschlossenen Metallschicht versehen. Außerdem kann, um eine Sollbruchstel­ le bei Überbeanspruchung der Keramik in unkritischen Randbe­ reichen des Keramiksubstrats vorzusehen, das Keramiksubstrat in seinen Randbereichen der zweiten Seite zusätzlich eine ringförmig angeordnete Nut aufweisen. Diese Nut liegt inner­ halb des Aufsetzbereichs des Spritzgußwerkzeugs und vermin­ dert damit vorteilhaft die Spannungen im inneren Bereich der aktiven elektronischen Halbleiterstrukturen. Zwar erhöhen sich damit die lokalen Spannungen im Bereich der Nut selbst, jedoch sorgt die Nut dafür, daß Belastungsrisse in der Kera­ mik nur im Randbereich und nicht in der nutzbaren Fläche für die elektronischen Bauteile auftreten.
Als Material für das Keramiksubstrat wird ein feinkörniges Al2O3 mit einer Reinheit 96% eingesetzt. Dieses Aluminiu­ moxid ist wegen der Kombination von guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften sowie seines relativ günstigen Preises und seiner Verfügbarkeit, das für die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile am be­ sten geeignete Keramiksubstratmaterial. In den Standardabmes­ sungen, wie sie auch für die Dünnfilmtechnik verwendet wer­ den, ist das Al2O3 relativ preisgünstig verfügbar. Zwar ist der Elastizitätsmodul des Al2O3 relativ hoch, wodurch beim Spritzgießen hohe Spannungen in das Keramiksubstrat induziert werden, aber wegen der hohen Festigkeit des Materials kann dies in Kauf genommen werden. Darüber hinaus können Span­ nungsspitzen wie oben erwähnt durch entsprechende Mehrschich­ tigkeit des Substrats und insbesondere durch die vorzugsweise auf der zweiten Seite des Keramiksubstrats vorgesehene Nut weiter abgebaut werden.
Die Feinkörnigkeit der Keramik kann durch Zusätze von MgO in das Al2O3 verbessert werden, da Magnesiumoxid als Kornwachs­ tumsinhibitor in Al2O3-Keramiken wirkt und somit vermieden wird, daß sich durch anomales Kornwachstum zu große Körner und zu große Inhomogenitäten in dem Keramiksubstrat bilden. Durch Zugabe von eingelagerten ZrO2-Partikeln wird der für teilstabilisierte ZrO2-Keramiken bekannte und typische Mecha­ nismus auch auf Aluminiumoxidkeramiken übertragbar. Dabei wird durch geeignete prozeßtechnische Maßnahmen die Mi­ krostruktur der ZrO2-Partikel so eingestellt, daß sie nicht nur monoklin, sondern auch bei Raumtemperatur eine metastabi­ le tetragonale Phase einnehmen. Diese tetragonale Phase des ZrO2 wandelt sich erst unter dem Einfluß von Spannungsfeldern in der Umgebung einer Rißspitze martensitisch in die stabile monokline Phase um. Dieses ist mit einer Volumenzunahme ver­ bunden, was Druckspannung erzeugt, welche das für die Rißaus­ breitung verantwortliche Zugspannungsfeld lokal verhindert und somit die Rißausbreitung in einer Aluminiumoxidkeramik mit eingelagerten ZrO2-Partikeln verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kera­ miksubstrat aus feinkörnigem Steatit und/oder Forsterit her­ gestellt. Aufgrund der molekularen Struktur der Steatite und Forsterite ist die Wärmeleitfähigkeit zwar niedriger als bei Aluminiumoxid, jedoch ist auch gleichzeitig der Elastizitäts­ modul niedrig, so daß diese Materialien für das Spritzgießen von Gehäusen in dem hochautomatisierten Verfahren durchaus geeignet erscheinen.
Als Keramiksubstrat kann auch feinkörniges Aluminiumnitrid eingesetzt werden, zumal Aluminiumnitrid eine hohe Wärmeleit­ fähigkeit erreicht und die mechanischen Eigenschaften mit de­ nen von Aluminiumoxid vergleichbar sind. Außerdem kann der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient, der für Alumini­ umnitrid näher beim Halbleiter-Silicium liegt, für manche An­ wendung ein zusätzlicher Vorteil sein. Jedoch für ein Spritz­ gießen wäre es vorteilhafter, wenn der Wärmeausdehnungs­ koeffizient des Keramiksubstrats in der Größenordnung der Kunststoffspritzgußmasse liegt, um Verwölbungen und Verwer­ fungen des Keramiksubstrats gering zu halten.
Dieses kann durch Einsatz von Glaskeramikmaterialien als Ke­ ramiksubstrat erreicht werden. Derartige Glaskeramikmateria­ lien haben neben einem Keramikanteil, beispielsweise aus Alu­ miniumoxid, einen Glasanteil enthalten. Dabei ist der Glasan­ teil bei Niedrigtemperatur-Glaskeramikmaterialien höher als bei den Hochtemperatur-Glaskeramikmaterialien. Derartige Niedrigtemperatur-Glaskeramikmassen können wegen des größeren Glasgehalts bei entsprechend niedrigeren Temperaturen zwi­ schen 850 und 1000°C gesintert werden.
Jedoch bieten diese Materialsysteme auf der Basis von Glas­ keramikmaterialien den Vorteil, daß die Substrateigenschaften durch die optimierte Zusammensetzung aus dem Mischungsver­ hältnis der Komponenten Glas und Keramik für die Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile maßgeschneidert werden können. So kann z. B. der Ausdehnungskoeffizient der Glaskera­ mik dem Ausdehnungskoeffizienten der Kunststoffgußmasse ange­ paßt werden, womit eine höhere Resistenz gegenüber zyklischen Temperaturwechseln im Vergleich zu reinen Al2O3-Keramiken er­ reicht werden kann.
Ein Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen un­ ter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
  • - Bereitstellen eines Keramiksubstrats mit Leiterbahnen, Kontaktanschlußflächen und Durchkontakten zum Anbringen von Kontakthöckern auf vorbestimmten Positionen, das in seinen Randbereichen eine duktile Metallschicht aufweist und innerhalb der duktilen Metallschicht elektronische Bauteile trägt,
  • - Bereitstellen eines die Gehäuseform bildenden Spritzguß­ werkzeugs,
  • - dichtendes Anpressen des Spritzgußwerkzeugs auf die duk­ tile ringförmig angeordnete Metallschicht im Randbereich des Keramiksubstrats,
  • - Einspritzen einer Kunststoffgußmasse in den Hohlraum zwischen Spritzgußwerkzeug und einer Bauteile tragenden ersten Seite des Keramiksubstrats,
  • - Aufbringen von Kontakthöckern in vorbestimmten Positio­ nen einer zweiten Seite des Keramiksubstrats,
  • - Vereinzeln der elektronischen Bauteile mit angegossenem Gehäuse.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß nun mit Hilfe eines hochautomatisierten Standardprozesses, nämlich des sogenann­ ten Transfermoldens, elektronische Bauelemente auf Kera­ miksubstraten mit einer Spritzgußmasse eingekapselt werden können. Dadurch ist es möglich, gegenüber der bisherigen Technik, bei der aufgrund der hohen Temperatur und Druckbela­ stung der Substrate nur glasfaserverstärkte Epoxy- oder Poly­ imidsubstratmaterialien eingesetzt werden, nun aufgrund der erfindungsgemäßen Strukturierung des Keramiksubstrats insbe­ sondere mit einer duktilen Metallschicht in den Randbereichen des Substrats ein Spritzgußwerkzeug dichtend auf Keramiksubstrate aufgesetzt werden kann und diese Dichtung zwischen duktiler Metallschicht und Spritzgußwerkzeug dem hohen Druck von ca. 8 MPa standhält.
Mit dem Keramiksubstrat werden gegenüber den Epoxy- oder Po­ lyimidsubstratmaterialien höhere Strukturdichten realisier­ bar, dadurch daß schmalere Leiterbahnen und kleinere Durch­ kontaktierungen einsetzbar sind. Außerdem wird mit diesem Verfahren der für Kunststoffsubstrate bekannte "Popcorn- Effekt", der sich insbesondere beim Anlöten der Lötkugeln zu Kontakthöckern auf dem fertig vergossenen Bauteil auswirkt, überwunden, da Keramiksubstrate im Gegensatz zu den herkömm­ lichen Kunststoff-Substraten bei entsprechend hohen Tempera­ turen gesintert werden und folglich keine absorbierte Feuch­ tigkeit mehr enthalten. Ein weiterer Vorteil dieses Verfah­ rens ist, daß der Verschleiß des Spritzgußwerkzeugs durch die duktile Metallschicht gering gehalten wird, da das Werkzeug keine verschleißende Berührung mit der harten Keramiksubstra­ toberfläche erfährt.
Da auch bei den herkömmlichen Verfahren die Randbereiche ei­ nes Zwischenträgers aus Kunststoff beim Vereinzeln der elek­ tronischen Bauteile abgetrennt werden, wird auch in dem er­ findungsgemäßen Fall mit einem Randbereich mit aufgebrachter duktiler Metallbeschichtung diese in einer Durchführung des Verfahrens am Ende des Prozesses beim Vereinzeln der elektro­ nischen Bauteile abgetrennt.
Als Keramiksubstrate können bei einer weiteren Durchführung des Verfahrens mehrschichtige Substrate eingesetzt werden, deren Schichten unterschiedliche thermische Ausdehnungs­ koeffizienten in der Weise aufweisen, daß mindestens eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten aufweist als die benachbarten äußeren Schichten. Der Einsatz von mehrschichtigen Substraten mit un­ terschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten hat den Vorteil, daß die Gefahr des Brechens des Keramiksubstrats bei Anwendung der hohen Verfahrensdrücke beim Spritzgußverfahren vermindert wird, da in den benachbarten äußeren Schichten beim Abkühlen der Keramiksubstrate nach dem Sintern Druckspannungen indu­ ziert werden, so daß die Gefahr der Rißbildung unter Zugspan­ nungen während des Einspritzvorgangs und der weiteren thermi­ schen Nachbehandlungen vermindert wird.
Bei einer weiteren Durchführung des Verfahrens wird als Kera­ miksubstrat ein mehrschichtiges Substrat eingesetzt, dessen Schichten unterschiedliche Elastizitätsmoduli aufweisen, wo­ bei eine zentrale innere Keramikschicht einen höheren Elasti­ zitätsmodul aufweist, als die benachbarten äußeren Schichten. Diese Schichtfolge im Keramiksubstrat hat die bereits oben diskutierten Vorteile und vermindert die Gefahr des Brechens des Keramiksubstrats beim Einspritzvorgang.
Eine ähnliche Wirkung kann durch Einlagerung von strukturier­ ten Metall-Lagen beim Aufbau des Keramiksubstrats erreicht werden, so daß die Metall-Lagen zum Abbau innerer Spannungen beitragen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können auch Keramiksub­ strate verwendet werden, die mehrlagig sind, wobei neben den Keramiklagen strukturierte Metall-Lagen in dem Substrat vor­ handen sind, die Leiterbahnfunktionen und Funktionen passiver Bauelemente übernehmen. Zur Verbindung mit den äußeren Me­ tall-Lagen des Substrats sind dazu Durchkontakte durch die unterschiedlichen Keramikschichten in diesem mehrlagigen Ke­ ramiksubstrat selektiv vorgesehen, wobei als Keramiksubstrat bzw. als Keramikschichten auch Glaskeramiken Verwendung fin­ den.
Für das Aufbringen einer duktilen Metallschicht wird eine Plattierungstechnik verwendet, bei der das duktile Material in Streifenform aufgebracht wird. Andere bevorzugte Metallbe­ schichtungsverfahren sind das Siebdruckverfahren und das Schablonendruckverfahren, die den Vorteil aufweisen, daß eine hohe Anzahl von Keramiksubstraten am Rand in einem automati­ sierten Verfahren mit Metallschichten belegt werden können.
Wird für die duktile ringförmig angeordnete Metallschicht ei­ ne duktile Kupferlegierung verwendet, so kann ein direktes Kupferbonden eingesetzt werden (DCB-Verfahren), das insbeson­ dere für Aluminiumoxidsubstrate anwendbar ist.
In einer weiteren Durchführung des Verfahrens wird als dukti­ le ringförmig geschlossene Metallschicht eine duktile Alumi­ niumlegierung eingesetzt, die den Vorteil hat, daß damit be­ sonders weiche Metallschichten realisierbar werden.
Es können auch Eisen-/Nickellegierungen als duktile ringför­ mig geschlossene Metallschicht verwendet werden, die insbe­ sondere den Vorteil haben, daß sich am Spritzgußwerkzeug kei­ ne Metallrückstände ansammeln, wie es eventuell bei sehr wei­ chen Aluminiumlegierungen auftreten könnte.
Eine weitere Verfahrensvariante zum Aufbringen der duktilen Metallschicht ist das Aktivlöten, bei dem eine Kaschierung mit einem Zusatzstoff, der mit der Keramik reagiert, aufgelö­ tet wird.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht darin, daß auf dem Keramiksubstrat in seinen Randbereichen auf der zweiten Seite eine zusätzliche duktile ringförmig angeordnete Metallschicht aufgebracht wird. Mit diesem Verfahrensschritt wird ein eventueller Verzug der er­ sten Seite durch die dort angebrachte duktile ringförmig an­ geordnete Metallschicht in vorteilhafter Weise kompensiert. Zusätzlich kann in den Randbereichen des Keramiksubstrats auf der zweiten Seite eine ringförmig geschlossene Nut eingear­ beitet werden. Mit diesem Verfahrensschritt wird gewährlei­ stet, daß im Randbereich eine Sollbruchstelle entsteht, die verhindert, daß sich Risse vom Randbereich in den zentralen mittleren Bereich eines Keramiksubstrats fortsetzen.
Materialien für das Keramiksubstrat wurden bereits ausführ­ lich oben erörtert, und die damit verbundenen Vorteile sind auch auf die entsprechenden Verfahrensschritte in Weise über­ tragbar, so daß sie hier nicht weiter erörtert werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beige­ fügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1a und b zeigen Ausführungsformen der Erfindung in perspektivischen Ansichten von Vorrichtungen zum Ver­ packen elektronischer Bauteile mittels Spritzgußtech­ nik.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer teilweise quergeschnit­ tenen Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung mit aufgesetztem Spritzguß­ werkzeug.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit aufgesetztem Spritzgußwerkzeug.
Fig. 4 zeigt ein Abtrennen eines Randbereiches nach dem Ver­ packen der elektronischen Bauteile und dem Anschmel­ zen von Lötkugeln zu Kontakthöckern in vorgegebenen Positionen auf einem Keramiksubstrat.
Fig. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile 1 mittels Spritzguß­ technik entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Da­ zu ist eine Vielzahl von Bauteilen 1 auf einer ersten Seite 2 eines Keramiksubstrats 11 in vorbestimmten Positionen 4 ange­ ordnet. Das Keramiksubstrat 11 weist die in Fig. 4 gezeigten Leiterbahnen 5, Kontaktflächen 6 und Durchkontakte 8 auf, wo­ bei in dieser Ausführungsform der Erfindung in den Randberei­ chen 12 des Keramiksubstrats 11 auf der ersten Seite 2 eine duktile ringförmig angeordnete Metallschicht 13 und auf der zweiten Seite 10, die der ersten Seite 2 gegenüberliegt, eine zusätzliche duktile ringförmig angeordnete Metallschicht 21 angeordnet sind. Diese ringförmig angeordneten Metallschichten 13 und 21 sind in der Ausführungsform der Fig. 1a als geschlossener Metallring 34 ausgebildet. Durch diesen symme­ trischen Aufbau der duktilen Metallschichten 13, 21 wird vor­ teilhaft eine Verspannung und Verwölbung beim Aufbringen der duktilen Metallschichten 13, 21 des Keramiksubstrats 11 ver­ mieden.
Das Keramiksubstrat 11 kann, wie in Fig. 1a gezeigt, aus mehreren Keramiklagen 14, 15 und 16 aufgebaut sein, wobei da­ zwischen strukturierte Metall-Lagen 17 und 18 angeordnet sein können. Die unterschiedlichen Metall-Lagenniveaus 17, 18 und 19 können zu Leiterbahnen und passiven Bauelementen struktu­ riert sein und durch Durchkontakte 8, wie sie in Fig. 4 ge­ zeigt werden, untereinander verbunden sein. Die elektroni­ schen Bauteile weisen, wie es in Fig. 4 zu sehen ist, Kon­ taktflächen 7 auf, die mit dem Leiterbahnniveau 19 über Kon­ taktanschlußflächen auf dem Keramiksubstrat 11 verbunden sind. Diese Verbindung kann entweder in Flip-Chip-Technologie hergestellt oder, wie in Fig. 4 gezeigt, mittels einer Bond­ drahtverbindung 27 verwirklicht werden. Jedes der elektroni­ schen Bauteile 1, die in dieser Ausführungsform aus Halblei­ terchips bestehen, weisen eine Vielzahl derartiger Kontakt­ flächen 7 auf jedem der Chips auf und haben dementsprechend viele Verbindungen zu Kontaktanschlußflächen 6 auf dem Kera­ miksubstrat 11 im Bereich des Leiterbahnniveaus 19.
Fig. 1b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spannungen nicht durch ringförmig geschlossene Metallbe­ schichtungen auf der ersten Seite 2 und der zweiten Seite 10 des Zwischenträgers bzw. Keramiksubstrats kompensiert werden, sondern durch eine mit Unterbrechungen 33 vorgesehene ring­ förmig angeordnete Metallschicht 13 günstiger verteilt wer­ den. Die Unterbrechungen 33 sind derart schmal gestaltet, daß beim Einspritzen einer Kunststoffmasse zwischen Spritzguß­ werkzeug 20, wie es in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, und Zwischenträger 3 aus Keramik die Kunststoffmasse 24, wie sie in Fig. 4 zu sehen ist, innerhalb der Unterbrechung 34 erstarrt. Die Unterbrechungen 33 können derart angeordnet sein, daß die ringförmig angeordnete Metallschicht 13 aus einer Vielzahl direkt aufgereihter Metallstreifen 35, die quer zu der ringförmigen Anordnung ausgerichtet sind, besteht.
Da die Keramiksubstrate 11 äußerst empfindlich gegenüber Zugspannung sind und deshalb eine Spritzgußtechnik mit ihrer hohen Druckbelastung in den Randbereichen 12 des Keramiksub­ strats 11 zum Bruch des Keramiksubstrats 11 führen kann, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verpacken elektro­ nischer Bauteile mittels Spritzgußtechnik die duktile ring­ förmig angeordnete Metallschicht 13 vorgesehen, in die sich ein Spritzgußwerkzeug 20, wie es in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, einarbeitet, und damit Unebenheiten des relativ steifen Keramiksubstrats ausgleicht. Derartige Unebenheiten liegen bei herkömmlichen Keramiksubstraten im Bereich von 5 bis 100 µm, so daß eine duktile ringförmig geschlossene Me­ tallschicht mit einer Dicke zwischen 50 und 250 µm vollkommen ausreichend ist, um diese Unebenheiten eines Keramiksub­ strats, das beispielsweise eine Fläche von 40 × 40 mm2 auf­ weist, auszugleichen. Bei rechteckigen Keramiksubstraten, wie sie in Fig. 3 zu sehen sind, die beispielsweise passive Bau­ elementstrukturen in unterschiedlichen strukturierten Metall- Lagen zwischen Keramiklagen aufweisen können, wird im Bereich des Aufsetzens des Spritzgußwerkzeugs zusätzlich eine Ringnut 22 in das Keramiksubstrat auf der zweiten Seite 10 des Zwi­ schenträgers 3 bzw. des Keramiksubstrats 11 im Randbereich 12 eingearbeitet. Eine derartige Ringnut wirkt wie eine Soll­ bruchstelle und bildet Entlastungsrisse in der Keramik in den Randbereichen, so daß keine Entlastungsrisse in Richtung der die Bauelemente 1 tragenden Keramikflächen auftreten.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer teilweise quergeschnit­ tenen Ansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit aufgesetztem Spritzgußwerkzeug 20. Das Auf­ maß bzw. die Dicke des Keramiksubstrats 11 ist in dieser Dar­ stellung der Fig. 2 stark vergrößert. Die Dicken der Keramiken liegen in dieser einlagigen Ausführungsform zwischen 100 und 600 µm und die Dicken der duktilen Metallschichten 13 und 21 im Randbereich 12 des Keramiksubstrat 11 liegen zwischen 50 und 250 µm. Bei mehrlagigen Keramiksubstraten ist die Dic­ ke entsprechend der Anzahl der Lagen ein Mehrfaches der ein­ lagigen Ausführungsform, so daß Keramiken mit innenliegenden passiven Bauelementen bis zu 1000 µm Dicke erreichen können. In diese duktilen Metallschichten kann sich das Werkzeug 20 beim Anpressen auf das Substrat einarbeiten und damit Uneben­ heiten, Welligkeiten und andere Oberflächendefekte des Kera­ miksubstrats 11 ausgleichen. Gleichzeitig zeigt die Fig. 2 im vergrößerten Maßstab eine entlastende Ringnut 22, die in die untere oder zweite Seite 10 des Zwischenträgers 3 bzw. des Keramiksubstrats 11 in dem Randbereich 12 eingearbeitet ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit aufgesetztem Spritzgußwerkzeug 20, und auf der Bauelemente 1 tragenden ersten Seite 2 des Zwischenträgers 3 bzw. des Kera­ miksubstrats 11 ist ein Hohlraum 25 zu sehen, der in Pfeil­ richtung A unter einem Druck von ca. 8 MPa mit einer Kunst­ stoffgußmasse vergossen wird. Um den Randbereich der Vorrich­ tung zum Verpacken elektronischer Bauteile 1 mittels Spritz­ gußtechnik dichtzuhalten, wird das Spritzgußwerkzeug 20 in Pfeilrichtung B auf die duktile ringförmig angeordnete Me­ tallschicht 13 gepreßt und damit der Hohlraum 25 abgedichtet, so daß keine Kunststoffgußmasse 24 austreten kann. Die Dic­ kenverhältnisse zwischen elektronischen Bauteilen 1 und Kera­ miksubstrat 11 sind aus Darstellungsgründen in Fig. 3 nicht wirklichkeitsgetreu wiedergegeben. Die elektronischen Bautei­ le 1 bestehen im wesentlichen aus integrierte Schaltungen tragenden Halbleiterchips einer Dicke zwischen 100 und 500 µm, während das Keramiksubstrat 11 eine Dicke zwischen 100 bis zu 1000 µm aufweist. Auch die Verwölbung des Kera­ miksubstrats 11 ist zur Verdeutlichung des Problems vergrö­ ßert dargestellt.
Fig. 4 zeigt das Abtrennen mittels eines Sägeblattes 28 der Breite b des Randbereichs 12 nach dem Verpacken der elektro­ nischen Bauteile 1 und dem Anschmelzen von Lötkugeln 30 zu Kontakthöckern 9 in den vorgegebenen Positionen.
Das Spritzgußwerkzeug ist in dieser Darstellung der Fig. 4 bereits entfernt und die Kunststoffgußmasse 24 abgekühlt und erstarrt, so daß sie ein Schutzgehäuse für das elektronische Bauteil 1 bildet. Die Kunststoffgußmasse dringt bei dem Spritzgußvorgang in alle Hohlräume ein und bildet eine iso­ lierende Schicht zwischen leitenden Komponenten. Wie Fig. 4 deutlich zeigt, ist die nicht gezeigte integrierte Schaltung eines Halbleiterchips des elektronischen Bauteils 1 über die Kontaktfläche 7 auf dem Halbleiterchip einer Bonddrahtverbin­ dung 27 und einer Kontaktanschlußfläche 6 auf dem Keramiksub­ strat sowie einer Leiterbahn 2 auf der ersten Seite des Kera­ miksubstrats über einen Durchkontakt 8 mit der Leiterbahn 6 auf der zweiten Seite 10 des Zwischenträgers 3 bzw. des Kera­ miksubstrats zur Umverdrahtung verbunden, wobei eine Lötkon­ taktfläche im Endbereich 31 der Leiterbahn 6 auf der zweiten Seite 10 des Keramiksubstrats 11 einen Kontakthöcker auf­ nimmt. Dieser Kontakthöcker 9 wird durch das Anschmelzen ei­ ner Lotkugel 30 auf der Lötkontaktfläche 29 gebildet. Beim abschließenden Zertrennen der Vorrichtung zum Verpacken elek­ tronischer Bauteile mittels Spritzgußtechnik entstehen so einzelne Bauteile mit auf vorbestimmten Positionen angeordne­ ten Kontaktaußenanschlußflächen oder Kontakthöckern 9, die auf dem Spritzgußgehäuse auf der zweiten Seite 10 des Kera­ miksubstrats 11 angeordnet sind.

Claims (38)

1. Vorrichtung zum Verpacken elektronischer Bauteile mit­ tels Spritzgußtechnik, wobei eine Vielzahl von Bauteilen (1) auf einer ersten Seite (2) eines Zwischenträgers (3) in vorbestimmten Positionen (4) angeordnet ist und der Zwischenträger (3) Leiterbahnen (5), Kontaktanschlußflä­ chen (6) zum Verbinden mit Kontaktflächen (7) der elek­ tronischen Bauteile (1) und Durchkontakte (8) zum An­ bringen von Kontaktaußenanschlußflächen oder Kontakthöc­ kern (9) auf einer zweiten Seite (10) aufweist, die der ersten Seite (2) gegenüberliegt, wobei der Zwischenträ­ ger (3) ein Keramiksubstrat ist (11), das in seinen Randbereichen (12) der ersten Seite (2) eine duktile ringförmig angeordnete Metallschicht (13) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig angeordnete Metallschicht einen geschlos­ senen Metallring bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig angeordnete Metallschicht Unterbrechungen aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthöcker (9) aus Lotkugeln hergestellt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) ein mehrschichtiges Substrat ist, dessen Schichten (14, 15, 16) unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei ei­ ne zentrale innere Keramikschicht (14) einen höheren thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die be­ nachbarten äußeren Schichten (15, 16).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) ein mehrschichtiges Substrat ist, dessen Schichten (14, 15, 16) unterschiedliche Ela­ stizitätsmoduli aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht (14) einen höheren Elastizitätsmodul auf­ weist als die benachbarten äußeren Schichten (15, 16).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) ein mehrlagiges Substrat ist, das Keramiklagen (14, 15, 16) und Metall-Lagen (17, 18) zum Abbau innerer Spannungen aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) ein mehrlagiges Substrat ist, das Keramiklagen (14, 15, 16) und in Leiterbahnen (5) und passive Bauelemente strukturierte Metall-Lagen (17, 18) aufweist, wobei Durchkontakte (8) die Leiterbahnen und Bauelemente in den unterschiedlichen Metall-Lagen­ niveaus (17, 18, 19) selektiv miteinander verbinden.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die duktile ringförmig angeordnete Metallschicht (13) im Aufsetzbereich eines die Gehäuseform definierenden Spritzgußwerkzeugs (20) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) in seinen Randbereichen (12) der zweiten Seite (10) zusätzlich eine duktile ringför­ mig angeordnete Metallschicht (21) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) in seinen Randbereichen (12) der zweiten Seite (10) zusätzlich eine ringförmig ange­ ordnete Nut (22) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22) innerhalb des Aufsetzbereichs (23) des Spritzgußwerkzeugs (20) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% hergestellt ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% mit Zusätzen von MgO hergestellt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% mit eingelagerten ZrO2-Partikeln hergestellt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Steatit und/oder Forsterit hergestellt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Aluminiumni­ trid hergestellt ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus Glaskeramikmaterialien be­ steht.
19. Verfahren zum Verpacken von elektronischen Bauteilen un­ ter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorherge­ hende Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfah­ renschritte:
  • - Bereitstellen eines Keramiksubstrats (11) mit Leiter­ bahnen (5), Kontaktanschlußflächen (6) und Durchkon­ takten (8) zum Anbringen von Kontaktaußenanschlußflä­ chen oder Kontakthöckern (9) auf vorbestimmten Posi­ tionen, das in seinen Randbereichen (12) eine duktile Metallschicht (13) aufweist und innerhalb der dukti­ len Metallschicht (13) elektronische Bauteile (1) trägt,
  • - Bereitstellen eines die Gehäuseform bildendes Spritz­ gußwerkzeugs (20),
  • - dichtendes Aufpressen des Spritzgußwerkzeugs (20) auf die duktile ringförmig angeordnete Metallschicht (13) im Randbereich (12) des Keramiksubstrats (11),
  • - Einspritzen einer Kunststoffgußmasse (24) in den Hohlraum (25) zwischen Spritzgußwerkzeug (20) und Bauteile (1) tragender erster Seite (2) des Kera­ miksubstrats (11),
  • - Aufbringen von Kontaktaußenanschlußflächen oder Kon­ takthöckern (9) in vorbestimmten Positionen einer zweiten Seite des Keramiksubstrats,
  • - Vereinzeln der elektronischen Bauteile (1) mit ange­ gossenem Gehäuse (26),
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vereinzeln der kunststoffgespritzten Bauelemente (1) die Randbereiche (12) des Keramiksubstrats (11) mit duktiler ringförmig angeordneter Metallschicht (13) ab­ getrennt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthöcker (9) durch Anschmelzen von Lotkugeln hergestellt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Keramiksubstrat (11) ein mehrschichtiges Substrat eingesetzt wird, dessen Schichten unterschiedliche ther­ mische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht (14) einen höheren ther­ mische Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die benach­ barten äußeren Schichten (15, 16).
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Keramiksubstrat (11) ein mehrschichtiges Substrat eingesetzt wird, dessen Schichten unterschiedliche Ela­ stizitätsmoduli aufweisen, wobei eine zentrale innere Keramikschicht (14) einen höheren Elastizitätsmodul auf­ weist als die benachbarten äußeren Schichten (15, 16).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß als Keramiksubstrat (11) ein mehrlagiges Substrat einge­ setzt wird, das aus Keramiklagen (14, 15, 16) und Me­ tall-Lagen (17, 18) zum Abbau innerer Spannungen herge­ stellt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Keramiksubstrat (11) ein mehrlagiges Substrat einge­ setzt wird, das aus Keramiklagen (14, 15, 16) und aus in Leiterbahnen (5) und passive Bauelemente strukturierte Metall-Lagen (17, 18) hergestellt ist, wobei die Leiter­ bahnen (5) und Bauelemente in den unterschiedlichen Me­ tall-Lagenniveaus (17, 18, 19) mittels Durchkontakten (8) selektiv miteinander verbunden werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die duktile ringförmig angeordnete Me­ tallschicht (13) eine duktile Kupferlegierung verwendet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung mittels direktem Kupferbonden aufge­ bracht wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die duktile ringförmig angeordnete Me­ tallschicht (13) eine duktile Aluminiumlegierung verwen­ det wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die duktile ringförmig angeordnete Me­ tallschicht (13) eine duktile Eisen/Nickellegierung ver­ wendet wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die duktile Metallschicht (3) mittels Aktivlöten aufge­ bracht wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Keramiksubstrat (11) in seinen Randbereichen (12) auf der zweiten Seite (10) eine zusätzlich duktile ringförmig geschlossene Metallschicht (21) aufgebracht wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß in das Keramiksubstrat (11) in seinen Randbereichen (12) der zweiten Seite (10) zusätzlich eine ringförmig ge­ schlossene Nut (22) eingearbeitet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% hergestellt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% mit Zusätzen von MgO hergestellt wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Al2O3 mit ei­ ner Reinheit von größer gleich 96% mit eingelagerten ZrO2-Partikeln hergestellt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Steatit und/oder Forsterit hergestellt wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus feinkörnigem Aluminiumni­ trid hergestellt wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramiksubstrat (11) aus Glaskeramikmaterialien her­ gestellt wird.
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