DE102007035181B4 - Method of making a module and module - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Moduls, – bei dem auf einem großflächigen Modulträger (MT) mehrere Einbauplätze (EP) für Module vorgesehen werden, – bei dem der Modulträger je Einbauplatz mit Bauelementen (10, 11, 12) so bestückt wird, dass zumindest am Rand jedes Einbauplatzes zumindest eine freie und nicht mit einem Bauelement bestückte Masseanschlussfläche (MAF) auf der Oberseite des Modulträgers verbleibt, – bei dem über zumindest einer der genannten nicht bestückten Masseanschlussflächen ein Kontaktelement (KE) vorgesehen wird, welches einen mit der Masseanschlussfläche verbundenen und über dessen Oberfläche erhabenen Massekontakt aufweist, – bei dem zumindest ein Teil der mit Bauelementen bestückten Einbauplätze mit einer großflächig aufliegenden Verkapselungsschicht (VS) abgedeckt wird, – bei dem die Massekontakte der Kontaktelemente durch die Verkapselungsschicht hindurch zumindest teilweise freigelegt werden, – bei dem ganzflächig eine Metallschicht (MS) aufgebracht wird, die die freigelegten Massekontakte der Kontaktelemente elektrisch kontaktiert, – wobei das Kontaktelement (KE)...Method for producing a module, - in which several mounting locations (EP) are provided for modules on a large-area module carrier (MT), - in which the module carrier is fitted with components (10, 11, 12) per mounting location in such a way that at least on the edge each installation location at least one free and not equipped with a component ground connection area (MAF) remains on the top of the module carrier, - in which a contact element (KE) is provided over at least one of the unequipped ground connection areas, which connects one with the ground connection surface and over it Surface has raised ground contact, - in which at least a part of the installation spaces equipped with components is covered with a large-area encapsulation layer (VS), - in which the ground contacts of the contact elements are at least partially exposed through the encapsulation layer, - in the entire surface a metal sc hicht (MS) is applied, which electrically contacts the exposed ground contacts of the contact elements, - the contact element (KE) ...

Description

Zur einfacheren Handhabung der Bauelemente und zur Kosteneinsparung können für bestimmte Aufgabenstellungen benötigte Bauelemente auf Modulen integriert werden. Diese können eine Vielzahl von aktiven und passiven Bauelementen samt deren integrierter Verschaltung umfassen. Dabei werden von den Modulen ebenso wie von den Einzelbauelementen zunehmende Integrationsdichte und eine weiter abnehmende Bauhöhe gefordert.For easier handling of the components and to save costs, components required for certain tasks can be integrated on modules. These can include a large number of active and passive components, including their integrated interconnection. The modules as well as the individual components demand increasing integration density and a further decreasing height.

Es ist bekannt, gehäuste und ungehäuste Bauelemente auf Modulträgern wie Modulboards oder Modulpanelen zu montieren und diese erst auf Modulbasis zusammen mit den anderen Komponenten des Moduls zu verkapseln.It is known to mount housed and unhoused components on module carriers such as module boards or module panels and to encapsulate them on a module basis together with the other components of the module.

US 5,639,989 betrifft elektromagnetisch abgeschirmte elektrische Bauteile mit Schichtensystem zur Abschirmung gegen elektrische oder magnetische Felder. Eine elektrische Verbindung zwischen zweiter Schicht und Masseanschlussflächen auf der Oberfläche des Trägersubstrats kann über Durchkontaktierungen in der ersten Schicht erreicht werden. US 5,639,989 relates to electromagnetically shielded electrical components with a layer system for shielding against electrical or magnetic fields. An electrical connection between the second layer and ground pads on the surface of the carrier substrate may be achieved via vias in the first layer.

US 7,109,817 betrifft elektrische Bauelemente mit verringerter elektromagnetischer Kopplung. In einer Ausgestaltung bedeckt ein Schichtsystem aus einer elektrisch isolierenden Schicht und einer elektrisch leitenden Schicht ein Trägersubstrat und darauf angeordnete elektrische Bauteile. US 7,109,817 relates to electrical components with reduced electromagnetic coupling. In one embodiment, a layer system comprising an electrically insulating layer and an electrically conductive layer covers a carrier substrate and electrical components arranged thereon.

US 2004/0001324 betrifft ein Trägersubstrat mit eingebetteten aktiven und passiven elektrischen Komponenten. Auf einer Wärme gut leitenden, vorzugsweise metallischen Schicht sind ICs und passive Komponenten angeordnet. US 2004/0001324 relates to a carrier substrate with embedded active and passive electrical components. On a heat well conductive, preferably metallic layer ICs and passive components are arranged.

Eine beispielhafte Anwendung für Module findet sich in der drahtlosen Telekommunikation, bei der insbesondere die mit HF arbeitenden Komponenten zu Modulen zusammengefasst sind, die eine einfachere Weiterverarbeitung beim Handy-Hersteller und eine bessere Standardisierung der Produkte ermöglichen. Bei mit Hochfrequenz arbeitenden Modulen ergibt sich als weitere technische Anforderung, dass die im HF-Bereich angesiedelten Arbeitsfrequenzen der Module nicht zu einer unerwünschten elektromagnetischen Abstrahlung in die Umgebung führt, die insbesondere in der Schaltungsumgebung zu unerwünschten und nachteiligen Effekten führen könnte. HF-Module sind daher üblicherweise mit einer HF-Schirmung versehen, die das unerwünschte Austreten elektromagnetischer Strahlung aus dem Modul heraus verhindert. Auch im umgekehrten Fall, wenn Module in einer strahlenden Umgebung eingesetzt werden sollen, ist eine HF-Schirmung zum Schutz der Module selbst erforderlich.An exemplary application for modules can be found in the wireless telecommunications, in which in particular the components working with HF are combined into modules that allow easier processing by mobile phone manufacturers and better standardization of products. When working with high frequency modules results in a further technical requirement that the operating frequencies of the modules located in the RF range does not lead to an unwanted electromagnetic radiation into the environment, which could lead to undesirable and adverse effects, especially in the circuit environment. RF modules are therefore usually provided with an RF shield, which prevents the unwanted leakage of electromagnetic radiation out of the module. Conversely, if modules are to be used in a radiant environment, RF shielding is required to protect the modules themselves.

Bekannt ist es, auf Modulen eine Metallkappe aufzubringen und diese mit einem Masseanschluss auf dem Modulsubstrat zu verbinden. Weiterhin sind Bauelementverkapselungen bekannt, die das konforme Aufbringen einer Metallschicht umfassen, die gleichzeitig als Schirmung dienen kann. Die Anbindung dieser Metallschicht an Masseanschlüsse des Moduls erfordert jedoch spezielle Verfahrensschritte, die zeit- und daher kostenaufwändig sind.It is known to apply a metal cap on modules and to connect them to a ground terminal on the module substrate. Furthermore, component encapsulations are known which comprise the conformal application of a metal layer which can simultaneously serve as a shield. The connection of this metal layer to ground terminals of the module, however, requires special process steps, which are time-consuming and therefore costly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Moduls anzugeben, welches einfach und schnell durchzuführen ist, sowie ein entsprechendes Modul zu schaffen.Object of the present invention is therefore to provide a method for producing a module, which is easy and quick to perform, and to provide a corresponding module.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Modul gemäß Anspruch 30 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a module according to claim 30. Advantageous embodiments of the invention can be found in further claims.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Aufwand zu reduzieren, der zur elektrischen Kontaktierung einer abschirmenden Metallschicht mit einer Masseanschlussfläche auf einem Modulträger erforderlich ist. Dazu wird zumindest ein Kontaktelement auf dem Modulträger vorgesehen, das einen Massekontakt zur Verfügung stellt, der vom Niveau her über den Massenanschlussflächen selbst liegt. Der Massekontakt steht im elektrischen Kontakt mit einer nicht bestückten Masseanschlussfläche des Modulträgers.The invention is based on the idea to reduce the effort required for electrically contacting a shielding metal layer with a ground pad on a module carrier. For this purpose, at least one contact element is provided on the module carrier, which provides a ground contact available, which is the level above the mass connection surfaces themselves. The ground contact is in electrical contact with an unpopulated ground pad of the module carrier.

Diese vorzugsweise mehreren Kontaktelemente pro Einbauplatz werden zusammen mit dem mit Bauelementen bestückten Modul mithilfe einer Verkapselungsschicht großflächig verkapselt. Die Verkapselungsschicht ist üblicherweise elektrisch isolierend, kann aber auch eine elektrisch leitende Schicht und insbesondere eine metallische Schicht umfassen.These preferably a plurality of contact elements per slot are encapsulated over a large area together with the module equipped with components using an encapsulation layer. The encapsulation layer is usually electrically insulating, but may also comprise an electrically conductive layer and in particular a metallic layer.

Ein einfacher Zugang zur Masse von der Oberseite des verkapselten Moduls her gelingt nun, in dem die Massekontakte der Kontaktelemente durch die Verkapselungsschicht hindurch zumindest teilweise freigelegt werden. Da das Niveau der Massekontakte über dem der übrigen Oberfläche des Modulträgers liegt, ist der Aufwand zum Freilegen reduziert. Es muss gegenüber dem Freilegen einer normalen Masseanschlussfläche eine geringere Menge Verkapselungsschicht entfernt werden, um den Massekontakt des Kontaktelements durch die Verkapselungsschicht zu öffnen.Simple access to the mass from the top side of the encapsulated module is now possible, in which the ground contacts of the contact elements are at least partially exposed through the encapsulation layer. Since the level of the ground contacts is above that of the rest of the surface of the module carrier, the cost of exposure is reduced. A lesser amount of encapsulation layer must be removed than exposing a normal ground pad to open the ground contact of the contact element through the encapsulation layer.

Nach dem zumindest teilweisen Freilegen des Massekontakts wird ganzflächig eine Metallschicht aufgebracht, die die freigelegten Massekontakte elektrisch kontaktiert. Die höher gelegten Massekontakte erleichtern und beschleunigen sowohl das Freilegen und das Kontaktieren mit der Metallschicht, was sich wiederum positiv bei den Verfahrenskosten bemerkbar macht.After the at least partial exposure of the ground contact, a metal layer is applied over the whole area, which contacts the exposed ground contacts electrically. The higher ground contacts facilitate and accelerate both the exposure and the contact with the Metal layer, which in turn makes a positive impact on the process costs.

Das Kontaktelement kann beliebig geformt sein und muss ausschließlich die Funktion erfüllen, einen gegenüber der Modulträgeroberfläche erhöhten Massekontakt zur Verfügung zu stellen, der elektrisch leitend mit einer Masseanschlussfläche verbunden ist.The contact element can be of any desired shape and must exclusively fulfill the function of providing a ground contact which is increased in relation to the module carrier surface and is electrically conductively connected to a ground connection surface.

In einer einfachen Ausführung ist das Kontaktelement als Anschlussdraht oder Anschlussbändchen ausgebildet, welches auf der Masseanschlussfläche angelötet oder aufgebondet und zu einer Schlaufe gebogen ist. Ein solches Kontaktelement kann einfach hergestellt und einfach in das Verfahren zum Bestücken des Moduls integriert werden, sofern einzelne auf dem Modulträger aufgebondete Bauelemente ebenfalls durch Drahtbonden mit dem Modulträger kontaktiert sind. Der Anschlussdraht kann ein normaler Bonddraht sein. Vorteilhaft ist es jedoch, zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit einen Anschlussdraht mit gegenüber einem Bonddraht dickerem Durchmesser zu verwenden. Ein metallisches Anschlussbändchen hat eine weiter erhöhte Leitfähigkeit.In a simple embodiment, the contact element is designed as a connecting wire or connecting strip, which is soldered or bonded onto the ground connection surface and bent into a loop. Such a contact element can be easily manufactured and easily integrated into the method for equipping the module, provided that individual components bonded to the module carrier are also contacted by wire bonding to the module carrier. The connecting wire may be a normal bonding wire. However, it is advantageous to increase the electrical conductivity of a lead wire with respect to a bonding wire thicker diameter to use. A metallic connection ribbon has a further increased conductivity.

Ein dickerer Anschlussdraht oder ein Anschlussbändchen haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie eine höhere mechanische Stabilität aufweisen, sodass sie beim Aufbringen der Verkapselungsschicht nicht beschädigt und vorzugsweise auch in der Schlaufenform stabil bleiben. Dadurch wird gewährleistet, dass durch die Verkapselungsschicht der Schlaufenradius und damit der höchste Punkt der Schlaufe über der Oberfläche des Modulträgers weitgehend erhalten bleibt. Die Schlaufe hat den weiteren Vorteil, dass sie beim Freilegen einfach von dem verwendeten Werkzeug „getroffen” und damit freigelegt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn zum Freilegen ein Einschnitt erzeugt wird, der quer zur „Ebene” der Schlaufe geführt wird.A thicker lead wire or a connecting strap also have the advantage that they have a higher mechanical stability, so that they are not damaged when applying the encapsulation layer and preferably remain stable even in the loop shape. This ensures that the loop radius and thus the highest point of the loop over the surface of the module carrier is largely retained by the encapsulation layer. The loop has the further advantage that it can be simply "hit" by the tool used during exposure and thus exposed. This is especially true when an incision is made to expose, which is guided transversely to the "plane" of the loop.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Kontaktelement als eine zumindest an der Oberfläche elektrisch gut leitende Kugel ausgebildet. Diese Kugel kann eine Lotkugel, eine Metallkugel oder eine metallisierte Kugel, insbesondere eine mit Metall überzogene Polymerkugel. Die Kugel ist auf der Masseanschlussfläche aufgebracht. Auch ein solches Kontaktelement ist in den Herstellungsprozess des Moduls einfach integrierbar. Die Lotkugel kann ebenso wie die Schlaufe aus Anschlussdraht oder Anschlussbändchen mit einer ausreichenden Höhe ausgebildet werden, die das Freilegen durch die über dem Kontaktelement reduzierte Schichtdicke der Verkapselungsschicht erleichtert.In a further embodiment, the contact element is designed as a ball which is at least electrically conductive at least on the surface. This ball may be a solder ball, a metal ball or a metallized ball, in particular a metal-coated polymer ball. The ball is applied to the ground pad. Such a contact element is easily integrated into the manufacturing process of the module. The solder ball, like the loop, can be formed of connecting wire or connecting strip with a sufficient height, which facilitates the exposure by the reduced layer thickness of the encapsulation layer over the contact element.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Kontaktelement als elektrisch isolierender Abstandshalter ausgebildet, der auf die Masseanschlussfläche aufgebracht wird, und der an seiner Oberfläche einen elektrisch mit der Masseanschlussfläche verbundenen Massekontakt aufweist. Ein solcher Abstandshalter kann wie ein Bauelement gehandhabt und auf der Masseanschlussfläche aufgebracht und beispielsweise aufgelötet werden.In a further embodiment, the contact element is designed as an electrically insulating spacer, which is applied to the ground pad, and which has on its surface a ground contact electrically connected to the ground pad. Such a spacer can be handled as a component and applied to the ground pad and soldered, for example.

Die Höhe des Kontaktelements über der Oberfläche des Modulträgers bestimmt den Aufwand, der zum Freilegen des Massekontakts erforderlich ist. Dementsprechend ist eine möglichst große Höhe des Kontaktelements von Vorteil. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kontaktelement die Höhe der auf der Oberfläche des Modulträgers montierten Bauelements zumindest erreicht oder diese sogar überragt. Ein solches Kontaktelement ist besonders einfach freizulegen.The height of the contact element above the surface of the module carrier determines the effort required to expose the ground contact. Accordingly, the largest possible height of the contact element is advantageous. It is particularly advantageous if the contact element at least reaches the height of the component mounted on the surface of the module carrier or even towers over it. Such a contact element is particularly easy to expose.

Die zur Kontaktierung der abschirmenden Metallschicht verwendeten Masseanschlussflächen sind auf dem Modulträger üblicherweise in einem Randbereich eines jeden Einbauplatzes angeordnet. Vorzugsweise sind die dazu verwendeten Masseanschlussflächen zweier benachbarter Einbauplätze direkt benachbart oder bestehen aus einer einzigen beide Masseanschlussflächen umfassenden größeren Metallfläche, die beim Vereinzeln des späteren bestückten Moduls mittig aufgetrennt werden kann.The ground pads used for contacting the shielding metal layer are usually arranged on the module carrier in an edge region of each slot. Preferably, the ground pads used for this purpose of two adjacent slots are directly adjacent or consist of a single larger metal surface comprising both ground pads, which can be separated in the middle when separating the later populated module.

Vorteilhaft ist es, bei solchen benachbart angeordneten Masseanschlussflächen benachbarter Einbauplätze das Kontaktelement gleichzeitig mit beiden Masseanschlussflächen der beiden Einbauplätze zu verbinden. So kann ein Anschlussdraht oder ein Anschlussbändchen eine Schlaufe von einer ersten Masseanschlussfläche auf einen ersten Einbauplatz zu einer zweiten Masseanschlussfläche auf einem benachbarten zweiten Einbauplatz ausbilden. Eine Lotkugel kann entsprechend verbreitert sein oder als Lotbrücke ausgebildet sein, die den üblicherweise elektrisch nicht leitenden Zwischenbereich zwischen erster und zweiter Masseanschlussfläche überbrückt. Damit kann ein einziges Kontaktelement die Massekontakte für zwei auf dem Modulträger vor dem Vereinzeln benachbarte Module gewährleisten.It is advantageous to simultaneously connect the contact element to both ground connection areas of the two installation locations in the case of such adjacently arranged ground connection areas of adjacent installation locations. Thus, a lead wire or ribbon may form a loop from a first ground pad to a first slot to a second ground pad on an adjacent second slot. A solder ball can be widened accordingly or designed as a solder bridge, which bridges the usually electrically non-conductive intermediate region between the first and second ground pad. Thus, a single contact element can ensure the ground contacts for two modules adjacent to the module carrier prior to singulation.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein rahmenförmiges Kontaktelement aufgebracht, das den Einbauplatz umschließt. Dieses Kontaktelement kann ebenfalls zwei benachbart angeordnete Masseanschlussflächen benachbarter Einbauplätze zusammen bedecken und diese elektrisch leitend mit einem Massekontakt auf der Oberfläche des Kontaktelements zu verbinden.In a further embodiment, a frame-shaped contact element is applied, which encloses the slot. This contact element may also cover two adjacently arranged ground terminal areas of adjacent slots together and to connect them electrically conductively connected to a ground contact on the surface of the contact element.

In einer vorteilhaften Variante dieses Verfahrens wird auf den Modulträger ein gitterförmiges Kontaktelement aufgebracht, dessen Maschen jeweils einen Einbauplatz umschließen. Die späteren Einschnitte zum Vereinzeln der einzelnen Module können dann mittig entlang dem Gitter geführt werden.In an advantageous variant of this method, a lattice-shaped contact element is applied to the module carrier, the mesh each enclosing a slot. The later ones Sections for separating the individual modules can then be guided centrally along the grid.

Das Freilegen des Kontaktelements kann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine einfache mechanische Möglichkeit besteht darin, die Verkapselungsschicht einzusägen, bis der oder die Massekontakt freigelegt ist. Ein solcher Sägeprozess ist kostengünstig durchzuführen und lässt sich auf dem großflächigen Modulträger in Form gerader Einschnitte entlang der Grenzen zwischen den Einbauplätzen durchführen. Sind die Masseanschlussflächen und damit auch die Massekontakte der Kontaktelemente an nur einer Seite jedes Einbauplatzes angeordnet, so können benachbarte Reihen von Einbauplätzen zueinander spiegelbildlich angeordnet sein, sodass die an einer Seite angeordneten Masseanschlussflächen zueinander weisen. Auf diese Weise muss ein Einschnitt dann nach nur jeweils zwei Reihen von Einbauplätzen geführt werden, um alle Massekontakte freizulegen.The exposure of the contact element can be done in various ways. A simple mechanical way is to saw in the encapsulation layer until the ground contact (s) is exposed. Such a sawing process is inexpensive to carry out and can be carried out on the large-area module carrier in the form of straight cuts along the boundaries between the bays. If the ground connection surfaces and thus also the ground contacts of the contact elements are arranged on only one side of each installation location, then adjacent rows of installation locations can be arranged mirror-inverted relative to one another so that the ground connection surfaces arranged on one side face each other. In this way, an incision must then be made after only two rows of bays to expose all ground contacts.

Möglich ist es jedoch auch, zwischen je zwei Reihen von Einbauplätzen zwei vergleichsweise schmale Einschnitte statt eines einzigen breiten zu erzeugen. Dies kann Vorteile erbringen, wenn diese Einschnitte später mit einer relativ teuren leitfähigen Masse befüllt werden sollen, so dass mit einem bzw. zwei schmalen Einschnitten Kosten eingespart werden können. Die Trennlinie bei Vereinzeln kann dann später mittig zwischen diesen beiden Einschnitten geführt werden.However, it is also possible to produce between two rows of bays two comparatively narrow cuts instead of a single wide. This can provide advantages if these cuts are to be filled later with a relatively expensive conductive mass, so that costs can be saved with one or two narrow incisions. The dividing line with singulation can then be guided later in the middle between these two cuts.

Die Massekontakte können auch durch einen Laser freigelegt werden, mit dem lokal ein Teil der Verkapselungsschicht abgehoben werden kann. Der Laser kann dabei so geführt werden, dass die Verkapselungsschicht ausschließlich im Bereich der Massekontakte entfernt wird.The ground contacts can also be exposed by a laser with which a part of the encapsulation layer can be lifted off locally. The laser can be guided so that the encapsulation layer is removed only in the area of the ground contacts.

Möglich ist es jedoch auch, mit dem Laser ähnlich wie beim Einsägen eine oder mehrere Schnittlinien entlang der Grenzen der Einbauplätze zu ziehen. Der Laser hat den weiteren Vorteil, dass er durch geeignete Auswahl der Pulslänge, der Pulsfrequenz und der Wellenlänge des Laserlichts gezielt auf das Material der Verkapselungsschicht optimiert werden kann, um entweder ein besonders schnelles, ein selektives oder ein für die verbleibende Verkapselungsschicht schonendes Abtragen der Verkapselungsschicht zu ermöglichen.However, it is also possible to use the laser to draw one or more cutting lines along the boundaries of the bays, similar to sawing. The laser has the further advantage that it can be optimized by suitable selection of the pulse length, the pulse rate and the wavelength of the laser light targeted to the material of the encapsulation layer to either a particularly fast, a selective or a gentle for the remaining encapsulant layer ablation of the encapsulation layer to enable.

In den Ausführungen, in denen das Kontaktelement die Höhe der Bauelemente auf dem Modulträger überragt, können die Kontaktelemente durch planes Abschleifen der Verkapselungsschicht freigelegt werden. Dieses Verfahren ist besonders einfach durchzuführen, da es keine Justierung in der xy-Ebene des Modulträgers erfordert. Bei nicht planen Modulträgern ist lediglich darauf zu achten, dass auch an den Stellen des Modulträgers, die das relativ höchste Niveau aufgrund einer Unebenheit aufweisen, nach dem Planschleifen eine ausreichende Schichtdicke der Verkapselung verbleibt, um die Qualität der Verkapselung, zum Beispiel deren Dichtigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder ähnliches aufrecht zu erhalten.In the embodiments in which the contact element projects beyond the height of the components on the module carrier, the contact elements can be exposed by plane grinding of the encapsulation layer. This method is particularly easy to carry out, since it requires no adjustment in the xy plane of the module carrier. In the case of non-planned module carriers, it is merely necessary to ensure that even at the points of the module carrier which have the relatively highest level due to unevenness, a sufficient layer thickness of the encapsulation remains after surface grinding in order to ensure the quality of the encapsulation, for example its impermeability to environmental influences how to maintain moisture or the like.

Die Verkapselungsschicht ist dementsprechend aus einem Material ausgebildet, welches einfach aufgebracht werden kann, welches beim Aufbringen der Oberflächentopologie des bestückten Modulträgers folgt und daher überall mit der Oberfläche des Modulträgers abschließen kann, und welches eine ausreichend mechanische Festigkeit und/oder eine ausreichende Dichtigkeit gegenüber Umwelteinflüssen aufweist.The encapsulation layer is accordingly formed of a material which can be easily applied, which follows the application of the surface topology of the assembled module carrier and therefore can complete everywhere with the surface of the module carrier, and which has sufficient mechanical strength and / or sufficient tightness against environmental influences ,

Die Verkapselungsschicht kann so aufgebracht werden, dass sie bei annähernd gleichmäßiger Schichtdicke konform der Topologie des Modulträgers samt der darauf angeordneten Bauelemente folgt. Möglich ist es jedoch auch, mit der Verkapselungsschicht die Konturen verfließen zu lassen oder die Verkapselungsschicht gar mit planer Oberfläche auszubilden.The encapsulation layer can be applied in such a way that, with an approximately uniform layer thickness, it conforms to the topology of the module carrier together with the components arranged thereon. However, it is also possible to flow with the encapsulation layer, the contours or even form the encapsulation layer with a flat surface.

Eine Möglichkeit besteht darin, die Verkapselungsschicht in einem Mold-Prozess aufzubringen. Dieser erfordert eine entsprechende Gieß- oder Spritzform, in die das flüssige oder aufgeschmolzen vorliegende Verkapselungsmaterial eingefüllt oder eingespritzt wird.One possibility is to apply the encapsulation layer in a mold process. This requires a corresponding casting or injection mold, in which the liquid or molten present encapsulation material is filled or injected.

Möglich ist es jedoch auch, die Verkapselungsschicht durch Laminieren aufzubringen. Dazu wird eine vorgefertigte oder in situ gebildete Folie großflächig auf das Modul aufgebracht und gegebenenfalls durch von Einwirken von Druck und/oder erhöhter Temperatur mit der Oberfläche so verbunden, dass das Laminat zwischen den Bauelementen oder zumindest zwischen den Moduleinbauplätzen mit der Oberfläche des Modulträgers abschließt. Durch Laminieren ist es möglich, in einem einzigen Laminierschritt eine oder mehrere Verkapselungsschichten aufzubringen. Möglich ist es auch, mehrere Schritte zum Auflaminieren unterschiedlicher Verkapselungsschichten einzusetzen.However, it is also possible to apply the encapsulation layer by lamination. For this purpose, a prefabricated or formed in situ film is applied over a large area on the module and optionally connected by the action of pressure and / or elevated temperature with the surface so that the laminate between the components or at least between the module slots with the surface of the module carrier completes. By lamination, it is possible to apply one or more encapsulant layers in a single lamination step. It is also possible to use several steps for laminating different encapsulation layers.

Vorteilhafte Verkapselungsschichten bestehen daher aus Kunststofffolien, die zur mechanischen Verstärkung mit einem anorganischen Füllstoff oder mit Metallpartikeln gefüllt sein können. Vorteilhaft ist auch eine mehrschichtige Verkapselungsschicht, insbesondere eine, die einen symmetrischen Schichtaufbau aufweist. Diese ist insbesondere bei Temperaturveränderungen mechanisch besonders stabil.Advantageous encapsulation layers therefore consist of plastic films which may be filled with an inorganic filler or with metal particles for mechanical reinforcement. Also advantageous is a multilayer encapsulation layer, in particular one that has a symmetrical layer structure. This is mechanically particularly stable especially in the case of temperature changes.

Die Verkapselungsschicht kann auch in flüssiger Form auf den Modulträger aufgebracht werden, beispielsweise durch Auftropfen oder mittels Jetdruck. Eine weitere Möglichkeit zur Aufbringung der Verkapselungsschicht in flüssiger Form besteht in einem so genannten Vorhanggießverfahren, mit dem eine konforme Kunststoffschicht auf beliebige dreidimensionale Strukturen aufgebracht werden kann, wobei die 3D-Strukturen erhalten bleiben. Auch mit dem bereits genannten Jetdruckverfahren kann die Topologie der Oberfläche erhalten bleiben und eine konforme Verkapselungsschicht aufgebracht werden. The encapsulation layer can also be applied in liquid form to the module carrier, for example by dripping or by jet printing. A further possibility for applying the encapsulation layer in liquid form consists of a so-called curtain casting process, with which a conformal plastic layer can be applied to any three-dimensional structures, while preserving the 3D structures. Even with the aforementioned jet printing process, the topology of the surface can be maintained and a conformal encapsulation layer can be applied.

Umfasst die Verkapselungsschicht eine Schicht eines thermoplastischen oder thermisch erweichbaren Polymers, so kann sich an das Aufbringen der Verkapselungsschicht ein Planarisierungsschritt anschließen. Dieser kann beispielsweise mittels eines Stempels durchgeführt werden, der vorteilhaft auf eine Temperatur erhitzt ist, die über den Erweichungspunkt des in der Verkapselungsschicht enthaltenen thermoplastischen Polymers liegt. Vorausgesetzt, dass die Verkapselungsschicht in einer ausreichenden Dicke aufgebracht ist, die zumindest der Höhe der Bauelemente entspricht, kann auf diese Weise im gesamten Bereich der Verkapselungsschicht eine plane Oberfläche geschaffen werden.If the encapsulation layer comprises a layer of a thermoplastic or thermally softenable polymer, a planarization step may follow the application of the encapsulation layer. This can be carried out, for example, by means of a stamp, which is advantageously heated to a temperature which is above the softening point of the thermoplastic polymer contained in the encapsulation layer. Provided that the encapsulation layer is applied in a sufficient thickness, which corresponds at least to the height of the components, a planar surface can be created in this way in the entire region of the encapsulation layer.

Vorteilhaft ist es, beim Planarisierungsverfahren zwischen dem Stempel und der Verkapselungsschicht eine Trennfolie anzuordnen, die ein Festkleben des Materials der Verkapselungsschicht an dem heißen Stempel verhindert. Vorteilhaft wird die Trennfolie aus einem Material gewählt, welches als oberste Schicht auf der Verkapselungsschicht beziehungsweise dem Modul verbleiben kann. Möglich ist es beispielsweise, eine Trennfolie zu verwenden, die zumindest eine metallische Schicht umfasst, oder aus einer metallischen Folie besteht.It is advantageous to arrange a release film between the stamp and the encapsulation layer during the planarization process, which prevents sticking of the material of the encapsulation layer to the hot stamp. Advantageously, the release film is selected from a material which can remain as the uppermost layer on the encapsulation layer or the module. It is possible, for example, to use a release film which comprises at least one metallic layer or consists of a metallic foil.

Weiterhin ist es möglich, die Verkapselungsschicht mittels eines Dünnschichtverfahrens aus der Gasphase aufzubringen. Solche Verfahren können CVD-Verfahren und Plasmaabscheidungen umfassen, wobei vorzugsweise anorganische Verkapselungsschichten aufgebracht werden. Eine aus der Gasphase aufgebrachte Verkapselungsschicht hat den Vorteil, dass sie konform mit konstanter Schichtdicke und der Topographie der Oberfläche des Modulträgers samt der darauf montierten Bauelemente folgend erzeugt werden kann.Furthermore, it is possible to apply the encapsulation layer by means of a thin-layer process from the gas phase. Such methods may include CVD methods and plasma depositions, preferably with inorganic encapsulant layers applied. An encapsulation layer applied from the gas phase has the advantage that it can be produced in conformity with a constant layer thickness and following the topography of the surface of the module carrier together with the components mounted thereon.

In den Fällen, in denen die Schichtdicke der im Dünnschichtverfahren aufgebrachten Verkapselungsschicht nicht ausreicht, Spalte zwischen Flip-Chip gebondeten Bauteilen und Modulträger abzudichten oder einen Bonddraht zu isolieren, können ein Underfiller vorgesehen und/oder die drahtgebondeten Bauelemente durch einen Globtop-Tropfen geschützt werden. Die weitere Verfahrensabfolge ist dann das Freilegen der Masseanbindungen, das Abscheiden der Schirmung und eine anschließende planare Verkapselung. Wird gut elektrisch leitendes Polymer zur Herstellung einer Teilschicht einer planaren Verkapselungsschicht verwendet, so kann dieses direkt auf eine erste organische Verkapselungsschicht aufgebracht werden.In cases where the layer thickness of the thin-film encapsulant layer is insufficient to seal gaps between flip-chip bonded devices and package carriers or to insulate a bond wire, an underfiller may be provided and / or the wirebonded devices may be protected by a globtop drop. The further process sequence is then the exposure of the ground connections, the separation of the shield and a subsequent planar encapsulation. If good electrically conductive polymer is used for producing a partial layer of a planar encapsulation layer, then this can be applied directly to a first organic encapsulation layer.

Als oberste Schicht kann eine beschriftbare Deckschicht verwendet werden, z. B. eine Cu-Folie, die einseitig mit Ni und Schwarznickel beschichtet ist. Durch selektives Abheben der Ni oder Schwarznickelschicht beim Beschriften kann so eine Beschriftung mit gutem optischem Kontrast erzeugt werden.As the top layer, a writable cover layer can be used, for. As a Cu film, which is coated on one side with Ni and black nickel. By selectively lifting off the Ni or black nickel layer when writing a label with good optical contrast can be generated.

Möglich ist es auch, eine erste konforme Schicht eines Dünnschichtverfahrens zu erzeugen diese mit einer weiteren Verkapselungsschicht, die beispielsweise eine Kunststoffschicht umfasst, abzudecken.It is also possible to produce a first conformal layer of a thin-layer process by covering it with a further encapsulation layer comprising, for example, a plastic layer.

Möglich ist es auch, dass zum Erzeugen der Verkapselungsschicht oder einer Teilschicht, die nicht die unterste Teilschicht der Verkapselungsschicht ist, plasmaunterstützt Metall aufgebracht wird.It is also possible that, in order to produce the encapsulation layer or a sub-layer, which is not the lowest sub-layer of the encapsulation layer, metal is applied in plasma-assisted fashion.

Über der Verkapselungsschicht wird nun die Metallschicht aufgebracht. Diese erfüllt im fertigen Modul zwei Funktionen. Zum einen dient sie als elektrische und elektromagnetische Abschirmung. Zum anderen gelingt mit einer Metallschicht ein vollständig hermetischer Einschluss des Moduls, der dieses für Umwelteinflüsse insbesondere Feuchtigkeit und Chemikalien vollständig abdichtet.The metal layer is now applied over the encapsulation layer. This fulfills two functions in the finished module. First, it serves as electrical and electromagnetic shielding. On the other hand, with a metal layer, a completely hermetic enclosure of the module is obtained, which completely seals it for environmental influences, in particular moisture and chemicals.

Dabei kann bei den Verfahrensstufen inklusive der Erzeugung der Metallschicht auf nasschemische Schritte verzichtet werden, um auch die Menge der herstellungsbedingt in den Aufbau eingebrachten Feuchtigkeit zu minimieren. In allen Fällen kann es vorteilhaft sein, in der Metallschicht an einer Stelle eine kleine Öffnung zu belassen und durch diese abschließend in einem zum Beispiel bei 125°C durchgeführten Temperschritt alle Restfeuchtigkeit so weit wie möglich auszutreiben.In this case, wet-chemical steps can be dispensed with in the process stages, including the production of the metal layer, in order to minimize the amount of moisture introduced into the structure as a result of the production. In all cases, it may be advantageous to leave a small opening in one place in the metal layer and to expel all residual moisture as far as possible through a tempering step carried out, for example, at 125 ° C.

Möglich ist es, die Metallschicht in zwei Stufen aufzubringen, wobei zunächst eine Grundmetallisierung auf die Verkapselungsschicht aufgebracht und anschließend in einem anderen Verfahren eine Verstärkungsschicht aufgebracht wird. Die Grundmetallisierung kann beispielsweise durch Sputtern erzeugt werden, wobei eine gut haftende Grundmetallisierung bevorzugt ist. Eine solche kann zum Beispiel Titan umfassen.It is possible to apply the metal layer in two stages, wherein initially a base metallization is applied to the encapsulation layer and then a reinforcing layer is applied in another method. The base metallization can be produced for example by sputtering, with a well-adherent base metallization is preferred. Such may include, for example, titanium.

Möglich ist es auch, die Grundmetallisierung durch stromloses Abscheiden von Metallen zu erzeugen. Beispielsweise kann eine stromlos abgeschiedene Grundmetallisierung Kupfer oder Nickel umfassen.It is also possible, the base metallization by electroless deposition of metals too produce. For example, an electrolessly deposited base metallization may comprise copper or nickel.

Weiter ist es möglich die Grundmetallisierung durch Behandlung der Verkapselungsschicht mit einer Metallionen wie Platin oder Palladium umfassenden Bekeimungslösung zu erzeugen, die die zur Ausbildung von Kristallisationskeimen auf der Oberfläche der Verkapselungsschicht führt.Furthermore, it is possible to produce the base metallization by treatment of the encapsulation layer with a nucleating solution comprising metal ions such as platinum or palladium, which leads to the formation of nuclei on the surface of the encapsulation layer.

Weiter ist es möglich, eine solche Keimschicht bereits implizit in der Verkapselungsschicht vorzusehen und z. B. in den Kunststoff der Verkapselungsschicht Metallpartikel insbesondere aus Platin oder Palladium einzuarbeiten. Um diese Partikel als Keimschichten oder Grundmetallisierung nutzen zu können, müssen sie zunächst freigelegt und dazu ein Schichtbereich der Verkapselungsschicht entfernt werden, der über den Metallpartikeln angeordnet ist, da die Metallpartikel in einer weichen Kunststoffmasse der Schwerkraft folgend zum Absinken innerhalb der Kunststoffmasse neigen. Ein solches Freilegen kann beispielsweise durch Behandlung der Verkapselungsschicht mit einem sauerstoffhaltigen Plasma erfolgen. Möglich ist es auch, die in der Verkapselungsschicht enthaltenen Metallpartikel durch Behandlung mit einem Laser freizulegen.Furthermore, it is possible to provide such a seed layer already implicitly in the encapsulation layer and z. B. in the plastic of the encapsulation layer metal particles in particular from platinum or palladium incorporated. In order to be able to use these particles as seed layers or base metallization, they must first be exposed and, to this end, a layer region of the encapsulation layer which is arranged above the metal particles, since the metal particles in a soft plastic mass tend to fall within the plastic mass by gravity. Such exposure may be accomplished, for example, by treatment of the encapsulation layer with an oxygen-containing plasma. It is also possible to expose the metal particles contained in the encapsulation layer by treatment with a laser.

Über der Grundmetallisierung kann anschließend eine metallische Verstärkungsschicht aufgebracht werden beziehungsweise die Metallschicht auf die endgültige gewünschte Schichtdicke verstärkt werden. Dazu können galvanische oder stromlose Abscheidungen eingesetzt werden. Insbesondere mit den Metallen Kupfer oder Silber wird eine gute Leitfähigkeit der metallischen Schicht und damit eine elektrische Abschirmung erzielt. Alternativ oder zusätzlich kann mit den Metallen Nickel, Eisen oder Kobalt eine elektromagnetische Abschirmung erzeugt werden.A metallic reinforcing layer can then be applied over the base metallization or the metal layer can be reinforced to the final desired layer thickness. For this purpose, galvanic or electroless deposits can be used. In particular, with the metals copper or silver, a good conductivity of the metallic layer and thus an electrical shielding is achieved. Alternatively or additionally, with the metals nickel, iron or cobalt, an electromagnetic shield can be generated.

Galvanische Abscheidungen aus der Lösung haben den Vorteil, dass die Metallschicht schnell und kontrolliert auf eine gewünschte Schichtdicke verstärkt werden kann. Die Kontrolle der Schichtdicke kann beispielsweise über den Stromfluss während der galvanischen Abscheidung bestimmt werden.Galvanic depositions from the solution have the advantage that the metal layer can be reinforced quickly and in a controlled manner to a desired layer thickness. The control of the layer thickness can be determined, for example, via the current flow during the electrodeposition.

Vorteilhaft ist es, die galvanische oder stromlose Abscheidung aus einer wasserfreien Lösung durchzuführen, um ein Einschließen von Feuchtigkeit zwischen Metallschicht und Verkapselungsschicht und damit potenzielles Popcorning zu vermeiden.It is advantageous to carry out the galvanic or electroless deposition from an anhydrous solution in order to avoid trapping of moisture between metal layer and encapsulation layer and thus potential Popcorning.

Eine für Schirmungszwecke ausreichend dicke Metallschicht kann auch mit den bereits erwähnten Metallfolien erhalten werden, die im Planarisierungsprozess als Trennfolien zwischen Stempel und Verkapselungsschicht eingelegt und durch Aufschmelzen der Verkapselungsschicht mit dieser verbunden werden. Auch eine andere als integrierter Bestandteil der Verkapselungsschicht z. B. in einer Verbundfolie enthaltene vorhandene Metallfolie kann für die Schirmung eingesetzt werden. In diesen Verfahrensvarianten ist es nur noch erforderlich, eine elektrische Verbindung zwischen der die Metallfolie umfassenden Metallschicht und dem Massekontakt des Kontaktelements herzustellen. Während das Erzeugen der Metallschicht durch Abscheidung nach dem Freilegen des Massekontakts automatisch zu einer Kontaktierung der Metallschicht mit Masse führt, wird der entsprechende Kontakt bei der Metallfolie in einem separaten Schritt hergestellt.A sufficiently thick metal layer for shielding purposes can also be obtained with the metal foils already mentioned, which are inserted in the planarization process as release foils between the die and the encapsulation layer and are connected thereto by melting the encapsulation layer. Also another as an integral part of the encapsulation layer z. B. contained in a composite foil existing metal foil can be used for shielding. In these process variants, it is only necessary to produce an electrical connection between the metal layer comprising the metal foil and the ground contact of the contact element. While the formation of the metal layer by deposition after the exposure of the ground contact automatically leads to a contacting of the metal layer with ground, the corresponding contact is produced in the metal foil in a separate step.

Nach dem Freilegen des Massekontakts durch die Metallfolie hindurch kann das entstehende Sackloch beispielsweise durch Einrakeln leitfähiger Partikel gefüllt werden. Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten zur leitenden Befüllung dieses Loches möglich. Geeignet sind beispielsweise CVD-Verfahren oder ein Jetdruck-Verfahren, mit dem eine elektrisch leitfähige und beispielsweise mit leitfähigen Partikeln gefüllte, flüssige Kunststoffmasse aufgedruckt wird. Dies kann selektiv da erfolgen, wo die Massekontakte freigelegt sind.After the mass contact has been exposed through the metal foil, the resulting blind hole can be filled, for example, by doctoring conductive particles. However, other possibilities for the conductive filling of this hole are possible. By way of example, CVD methods or a jet printing method are suitable, with which an electrically conductive liquid plastic material filled, for example, with conductive particles, is printed. This can be done selectively where the ground contacts are exposed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und zum besseren Verständnis auch nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Den Figuren können daher weder absolute noch relative Maßangaben entnommen werden.In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments and the associated figures. The figures are schematic and not shown to scale for better understanding. The figures can therefore neither absolute nor relative dimensions are taken.

Es zeigen:Show it:

1 ein bestücktes Modul im schematischen Querschnitt, 1 a populated module in schematic cross section,

2 einen bestückten Modulträger im schematischen Querschnitt, 2 a populated module carrier in schematic cross section,

3 verschiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 3 various method steps in the manufacture of a module according to a first embodiment,

4 Verfahrensstufen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 4 Process steps according to a second embodiment,

5 Verfahrensstufen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, 5 Method steps according to a third embodiment,

6 verschiedene Verfahrensstufen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, 6 various process steps according to a fourth embodiment,

7 ein teilweise verkapseltes Modul im Querschnitt, 7 a partially encapsulated module in cross-section,

8 ein Modul mit einer zusätzlichen Abdeckschicht, 8th a module with an additional covering layer,

9 verschiedene Verfahrenstufen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, 9 various process steps according to a fifth embodiment,

10 ein bestücktes Modul im schematischen Querschnitt mit zusätzlicher Schirmung schirmungsbedürftiger Baugruppen. 10 a populated module in schematic cross section with additional shielding modules requiring shielding.

1 zeigt ein an sich bekanntes Modul im schematischen Querschnitt. Es ist auf einem mehrschichtigen Substrat SU welches ein PCB-Substrat, eine LTCC-Keramik (= low temperature co-fired ceramics) oder eine HTCC-Keramik (= high temperature co-fired ceramics) ist oder aus Folienaufbauten besteht. Das mehrschichtige Substrat umfasst eine Mehrzahl dielektrischer Schichten, zwischen denen strukturierte Metallisierungsebenen vorhanden sind. Die Metallisierungsebenen dienen als Verdrahtungsebenen, die untereinander und mit der Ober- und Unterseite des Substrats über Durchkontaktierungen verbunden sind. Zusätzlich können mittels der strukturierten Metallisierungsebenen passive Schaltungselemente realisiert sein, die z. B. ausgewählt sind aus Widerständen, Phasenleitern, Kapazitäten oder Induktivitäten. Insgesamt können so im Substrat eine Reihe spezifischer Bauelementfunktionen integriert sein, die mit den diskreten Bauelementen 10, 11, 12 zusammenwirken, die auf dem Modulsubstrat SU montiert sind. Die diskreten Bauelemente können über Flip-Chip-Technik (siehe Bauelement 10) über SMD-Technik (Bauelement 11) oder aufgeklebt und über Bonddrahtverbindungen kontaktiert sein (siehe Bauelement 12). Sämtliche Anschlüsse des Moduls können auf der Unterseite in Form von dort angeordneten Kontaktflächen realisiert sein, die durch die integrierte Verschaltung mit den Bauelementen beziehungsweise mit dem im Substrat realisierten Schaltungen verbunden sind. 1 shows a per se known module in schematic cross section. It is on a multilayer substrate SU which is a PCB substrate, a LTCC (low-temperature co-fired ceramics) ceramic or a HTCC (high-temperature co-fired ceramics) ceramic or consists of film structures. The multilayer substrate comprises a plurality of dielectric layers, between which are patterned metallization levels. The metallization planes serve as wiring planes which are connected to each other and to the top and bottom of the substrate via vias. In addition, by means of the structured metallization levels, passive circuit elements can be realized which, for. B. are selected from resistors, phase conductors, capacitors or inductors. Overall, a number of specific device functions can thus be integrated in the substrate, which with the discrete components 10 . 11 . 12 cooperate, which are mounted on the module substrate SU. The discrete components can via flip-chip technology (see component 10 ) via SMD technology (component 11 ) or glued and contacted via bonding wire connections (see component 12 ). All connections of the module can be realized on the underside in the form of contact surfaces arranged there, which are connected by the integrated interconnection with the components or with the circuits realized in the substrate.

2 zeigt im schematischen Querschnitt einen Modulträger MT, welcher vom Aufbau ähnlich wie ein Modulsubstrat gemäß 1 ausgebildet ist, demgegenüber aber großflächiger ist und eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Einbauplätzen EP aufweist, die jeweils einem Modul zugeordnet sind. Der Modulträger ist in an sich bekannter Weise mit den Bauelementen 10, 11, 12 bestückt. Zusätzlich weist jeder Moduleinbauplatz zumindest eine Masseanschlussfläche MAF auf, die in dessen jeweiligem Randbereich angeordnet sein kann. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Masseanschlussflächen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang jedes Modulplatzes verteilt sind. Beispielsweise sind an allen vier Ecken eines Moduleinbauplatzes Masseanschlussflächen vorgesehen. 2 shows in schematic cross section a module carrier MT, which is similar in construction to a module substrate according to 1 is formed, on the other hand, however, a larger area and has a plurality of juxtaposed slots EP, each associated with a module. The module carrier is in a conventional manner with the components 10 . 11 . 12 stocked. In addition, each module slot has at least one ground pad MAF, which may be arranged in its respective edge region. Preferably, however, a plurality of ground pads are provided which are evenly distributed over the circumference of each module slot. For example, ground pads are provided at all four corners of a module bay.

Der Einfachheit halber sind in der 2 und den folgenden Figuren die beispielhaft in 1 dargestellten Details des inneren Substrataufbaus beziehungsweise des Modulträgers MT nicht mehr dargestellt.For the sake of simplicity, in the 2 and the following figures which are given by way of example in FIG 1 shown details of the inner substrate structure or the module carrier MT no longer shown.

3 zeigt anhand schematischer Querschnitte während unterschiedlicher Verfahrensstufen ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. In 3A ist auf einem wie in 2 beschriebenen Modulträger MT ein Kontaktelement KE auf zwei benachbarte Masseanschlussflächen MAF aufgebracht, die jedoch unterschiedlichen Einbauplätzen EP zugeordnet sind. In der Figur ist das Kontaktelement KE aus einem Anschlussdraht oder einem Anschlussbändchen gefertigt und zwischen den beiden Masseanschlussflächen MAF zu einer Schlaufe gebogen, deren Scheitelpunkt über die übrige Oberfläche des Modulträgers MT erhaben ist. Das Kontaktelement KE kann zusammen mit anderen Bonddrahtverbindungen aufgebracht sein, wie sie beispielsweise in 1 für das Bauelement 12 dargestellt sind. 3 shows on the basis of schematic cross sections during different process stages, a method for producing a module according to a first embodiment. In 3A is on a like in 2 described module carrier MT applied a contact element KE on two adjacent ground pads MAF, however, are assigned to different slots EP. In the figure, the contact element KE is made of a connecting wire or a connecting strip and bent between the two grounding pads MAF to a loop whose vertex is raised above the rest of the surface of the module carrier MT. The contact element KE can be applied together with other bonding wire connections, as they are for example in 1 for the component 12 are shown.

Im nächsten Schritt werden die mit Bauelementen bestückten und mit Kontaktelementen KE versehenen Modulträger wie in 3b gezeigt mit einer Verkapselungsschicht VS verkapselt. Diese kann konform oder plan aufgebracht werden, wobei als Aufbringverfahren ein Mold-Verfahren, ein Laminierverfahren, ein Globtop-Verfahren oder andere Verfahren zum Aufbringen flüssiger Verkapselungsmassen möglich sind. Auch Dünnschichtverfahren sind zur Herstellung der Verkapselungsschicht VS geeignet. Der Einfachheit halber ist in der Figur nur eine planarisierte Verkapselungsschicht VS dargestellt.In the next step, the modules equipped with components and provided with contact elements KE module carrier as in 3b encapsulated with an encapsulation layer VS encapsulated. This can be applied in a conformal or planar manner, wherein a molding process, a laminating process, a globtop process or other processes for applying liquid encapsulating materials are possible as the application process. Thin-film processes are also suitable for producing the encapsulation layer VS. For the sake of simplicity, only one planarized encapsulation layer VS is shown in the figure.

Im nächsten Schritt (3c) wird von der Oberseite der Verkapselungsschicht VS her über jedem Kontaktelement ein Einschnitt ES erzeugt. Dieser ausreichend tief geführt, um das Kontaktelement KE (hier den Draht oder das Bändchen) freizulegen und gegebenenfalls – je nach der Art des für den Einschnitt verwendeten Werkzeugs – teilweise zu entfernen. Auf jeden Fall wird auf diese Weise am Boden des Einschnitts ein Massekontakt freigelegt, welcher Teil des Kontaktelements ist.In the next step ( 3c ), an incision ES is made over each contact element from the top of the encapsulation layer VS. This led sufficiently deep to expose the contact element KE (here the wire or the ribbon) and possibly - depending on the type of tool used for the incision - partially remove. In any case, a ground contact is exposed in this way at the bottom of the incision, which is part of the contact element.

Im nächsten Schritt (3d) wird eine Metallschicht MS ganzflächig so aufgebracht, dass sie die Oberfläche der Verkapselungsschicht VS sowie die Einschnitte ES vollständig bedeckt und so einen Kontakt zum Massekontakt herstellt. Die Metallschicht MS kann in einem zweistufigen Verfahren wie bereits oben beschrieben oder auch in einem einstufigen Verfahren, wenn die Verkapselungsschicht VS elektrisch leitfähig dotiert ist, hergestellt werden.In the next step ( 3d ), a metal layer MS is applied over the entire surface in such a way that it completely covers the surface of the encapsulation layer VS and the cuts ES, thus establishing contact with the ground contact. The metal layer MS can be produced in a two-stage process as already described above or also in a one-stage process when the encapsulation layer VS is doped in an electrically conductive manner.

Auf dieser Verfahrensstufe kann die Bearbeitung des Modulträgers abgeschlossen werden, sodass die einzelnen Module nun nur noch entlang der Trennlinien TL zu vereinzeln sind. Dazu kann beispielsweise ein Sägeverfahren eingesetzt werden, mit dem der Modulträger mittels entlang der Trennlinien TL geführter Sägeschnitte in die einzelnen bestückten, verkapselten und mit einer abschirmenden Metallschicht MS versehenen Module aufgeteilt wird. Der Einschnitt zur Auftrennung der Module kann von der Vorderseite und/oder von der Rückseite des Modulträgers erfolgen. Der Einschnitt wird so geführt, dass der elektrische Kontakt der Metallschicht mit dem Massekontakt des Anschlusselements unversehrt bleibt. Dazu wird vorzugsweise ein Werkzeug mit einer Schnittbreite gewählt, die kleiner ist als die lichte Öffnung des Einschnitts ES nach dem Erzeugen der Metallschicht MS.At this stage, the processing of the module carrier can be completed, so that the individual modules are now only to be separated along the dividing lines TL. This can For example, a sawing method can be used with which the module carrier is divided by guided along the parting lines TL saw cuts in the individual populated, encapsulated and provided with a shielding metal layer MS modules. The cut to separate the modules can be made from the front and / or from the back of the module carrier. The incision is made such that the electrical contact of the metal layer with the ground contact of the terminal element remains intact. For this purpose, a tool is preferably selected with a cutting width which is smaller than the clear opening of the cut ES after the production of the metal layer MS.

4 zeigt anhand schematischer Querschnitte verschiedene Verfahrensstufen eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Herstellung eines Moduls. Im Unterschied zur 3 sind als Kontaktelemente KE hier Lotkugeln vorgesehen, die auf den entsprechenden Masseanschlussflächen aufgebracht sind. Es kann pro Masseanschlussfläche eine Lotkugel aufgebracht sein. Möglich ist es jedoch auch, eine einzige die beiden Masseanschlussflächen überbrückende und zumindest gut oberflächenleitende Kugel und insbesondere eine Lotbrücke zu erzeugen. Weiterhin ist es möglich, benachbarte Masseanschlussflächen benachbarter Einbauplätze in Form einer gemeinsamen metallischen Fläche auszuführen, sodass das entsprechende als Lotkugel ausgebildete Kontaktelement eine einzige Lotkugel ist. 4A zeigt den Modulträger MT mit den bestückten Bauelementen, den Kontaktelementen KE und der ganzflächig darüber aufgebrachten und hier planarisierten Verkapselungsschicht VS. 4 shows with reference to schematic cross sections different process steps of a second embodiment for the production of a module. In contrast to 3 are provided as contact elements KE here solder balls, which are applied to the corresponding ground pads. It can be applied per ground pad a Lotkugel. However, it is also possible to produce a single ball which bridges the two ground contact surfaces and at least has a good surface conduction, and in particular a solder bridge. Furthermore, it is possible to carry out adjacent ground connection surfaces of adjacent installation spaces in the form of a common metallic surface, so that the corresponding contact element formed as a solder ball is a single solder ball. 4A shows the module carrier MT with the assembled components, the contact elements KE and the over the entire surface applied and here planarized encapsulation layer VS.

Die ursprünglich runde Lotkugel benetzt beim Lötvorgang die entsprechende Masseanschlussfläche und verformt sich deshalb zu einem Kugelsegment mit flacher Unterseite.The originally round solder ball wets the corresponding ground contact surface during the soldering process and therefore deforms into a spherical segment with a flat underside.

4B zeigt die Anordnung nach der Herstellung von Einschnitten ES, die über jedem als Lotkugel ausgebildeten Kontaktelement KE bis zur Freilegung eines Massekontakts, den das Kontaktelement jeweils zur Verfügung stellt, geführt werden. Es ist vorteilhaft, wie in der Figur gezeigt, mit einem einzigen Einschnitt ES zwei benachbarte Kontaktelemente gleichzeitig freizulegen. 4B shows the arrangement after the production of incisions ES, which are guided over each formed as a solder ball contact element KE to the exposure of a ground contact, which provides the contact element respectively. It is advantageous, as shown in the figure, to simultaneously expose two adjacent contact elements with a single incision ES.

Auch in dieser Variante schließt sich die Herstellung der Metallschicht MS an, die ganzflächig und flächendeckend auf der Verkapselungsschicht VS erzeugt wird. 4C zeigt die Anordnung mit der als Schirmung geeigneten Metallschicht MS.Also in this variant, the production of the metal layer MS follows, which is generated over the entire surface and area covering the encapsulation layer VS. 4C shows the arrangement with the shielding suitable metal layer MS.

5 zeigt anhand schematischer Querschnitte verschiedene Verfahrensstufen eines dritten Ausführungsbeispiels zur Herstellung eines Moduls. Als Kontaktelemente KE sind hier Abstandshalter vorgesehen, die ein isolierendes Material umfassen, welches auf der Oberseite einen Massekontakt trägt, der mit den Masseanschlussflächen elektrisch verbunden ist. Ein solches Kontaktelement beziehungsweise ein solcher Abstandshalter kann mit einer beliebigen Höhe ausgeführt werden, insbesondere mit einer solchen, die höher ist als die der auf dem Modulträger montierten Bauelemente. 5 shows with reference to schematic cross sections different process steps of a third embodiment for the production of a module. As contact elements KE here spacers are provided which comprise an insulating material which carries on the top of a ground contact, which is electrically connected to the ground pads. Such a contact element or such a spacer can be designed with an arbitrary height, in particular with a height that is higher than that of the components mounted on the module carrier.

5b zeigt die Anordnung nach der Herstellung der Einschnitte ES, die so geführt sind, dass der Massekontakt auf der Oberseite des als Kontaktelement dienenden Abstandshalters freigelegt ist. Im Fall eines hohen Kontaktelements kann hier die Einschnitttiefe bis zur Freilegung des Massekontakts relativ zur Gesamthöhe der Verkapselungsschicht VS niedrig sein, sodass die Herstellung des Einschnitts schnell und einfach durchzuführen ist. 5b shows the arrangement after the preparation of the incisions ES, which are guided so that the ground contact is exposed on the top of serving as a contact element spacer. In the case of a high contact element, the depth of the cut can be low until the ground contact is exposed relative to the total height of the encapsulation layer VS, so that the production of the cut can be carried out quickly and easily.

5c zeigt die Anordnung nach der ganzflächigen Erzeugung einer Metallschicht MS, die in den Einschnitten den Massekontakt der Kontaktelemente kontaktiert. 5c shows the arrangement after the entire surface generating a metal layer MS, which contacts the ground contact of the contact elements in the incisions.

6 zeigt anhand schematischer Querschnitte verschiedene Verfahrensstufen eines vierten Ausführungsbeispiels, welches eine Variante des dritten Ausführungsbeispiels darstellt. Als Kontaktelemente KE dienen auch hier wieder Abstandshalter, deren Höhe über der Oberfläche des Modulträgers größer ist als die der montierten Bauelemente. 6a zeigt den bestückten Modulträger MT mit der Verkapselungsschicht VS, die in einer solchen Gesamthöhe aufgebracht ist, dass die Kontaktelemente KE gerade eben bedeckt sind. 6 shows with reference to schematic cross sections different process steps of a fourth embodiment, which represents a variant of the third embodiment. Again, spacers whose height above the surface of the module carrier is greater than the assembled components serve as contact elements KE. 6a shows the populated module carrier MT with the encapsulation layer VS, which is applied in such an overall height that the contact elements KE are just covered.

Im nächsten Schritt (6b) erfolgt die Freilegung der Massekontakte der Kontaktelemente, indem nicht selektiv Einschnitte erzeugt werden, sondern indem die Verkapselungsschicht VS ganzflächig soweit abgeschliffen wird, bis sämtliche Massekontakte der Kontaktelemente freigelegt sind. Dies erfordert einen Abtrag der Verkapselungsschicht VS um eine Schichtdicke h, die wie oben erwähnt minimal gewählt werden kann.In the next step ( 6b ), the exposure of the ground contacts of the contact elements by not selectively cuts are generated, but by the encapsulation layer VS is ground all over the surface until all ground contacts of the contact elements are exposed. This requires a removal of the encapsulation layer VS by a layer thickness h, which can be minimally selected as mentioned above.

6c zeigt die Anordnung nach dem Aufbringen einer Metallschicht MS. Eine wie in 6b dargestellt plan abgeschliffene Oberfläche ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Metallschicht, die dann ebenfalls eine plane Oberfläche über den gesamten Modulträger aufweist. 6c shows the arrangement after the application of a metal layer MS. A like in 6b illustrated plan abraded surface allows a particularly simple production of the metal layer, which then also has a flat surface over the entire module carrier.

7 zeigt als fünftes Ausführungsbeispiel eine weitere Variante des beispielsweise in den 5 oder 6 beschriebenen Verfahrens. Hier wird die Verkapselungsschicht VS nicht ganzflächig über den gesamten Modulträger erzeugt, sondern selektiv nur über bestimmten Einbauplätzen EP2, EP3. Weitere Einbauplätze EP1 bleiben frei von der Verkapselungsschicht. Eine solche nur teilweise aufgebrachte Verkapselungsschicht kann mit einem selektiven Verfahren erzeugt werden, wie es beispielsweise ein Jetdruck-Verfahren darstellt. Auch über ein Verfahren, bei dem eine Globtop-Masse selektiv aufgebracht wird, z. B. mittels Sieb- oder Schablonendruck, kann eine teilweise Verkapselung erreicht werden. Die Massekontakte oder sogar auch die Masseanschlussflächen liegen dabei durch das selektive Aufbringen der Verkapselung entweder noch frei, oder können insbesondere mit einem wie in einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 beschriebenen Verfahren nachträglich wieder freigelegt werden. 7 shows as a fifth embodiment, a further variant of the example in the 5 or 6 described method. Here, the encapsulation layer VS is not generated over the entire surface over the entire module carrier, but selectively only over certain bays EP2, EP3. Further bays EP1 remain free of the Encapsulation. Such an only partially applied encapsulation layer can be produced by a selective method, as it is, for example, a jet printing method. Also, a method in which a Globtop mass is selectively applied, for. B. by screen or stencil printing, a partial encapsulation can be achieved. The ground contacts or even the ground pads are either still free by the selective application of the encapsulation, or can be exposed later in particular with a method as described in one of the embodiments 1 to 4.

Mit Inkjet-Verfahren ist es in einem ersten oder zweiten Schritt möglich bis zu 1 mm hohe, elektrisch leitende Pillars oder Rahmen, oder Rahmen und Pillars zu erzeugen, welche auf Masseanschlussflächen aufsitzen und nach den Verkapseln das Modulträgers mit einem nicht leitenden gefüllten Polymer durch Abschleifen freigelegt werden können. Alternativ kann bei Verwendung einer Cu-Trennfolie zwischen heißem Stempel und Verkapselungsschicht beim Laminieren eine direkt leitfähige Verbindung zwischen Massekontakt und Cu erzeugt werden.With inkjet processes, it is possible in a first or second step to produce up to 1 mm high, electrically conductive pillars or frames, or frames and pillars, which rest on ground pads and after encapsulating the module carrier with a non-conductive filled polymer by grinding can be exposed. Alternatively, when using a Cu release film between the hot stamp and the encapsulation layer, a direct conductive connection between ground contact and Cu can be produced during lamination.

8 zeigt eine weitere Variante, die mit allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen kombinierbar ist. Dazu wird auf die bereits hergestellte Metallschicht MS eine weitere Abdeckschicht AS aufgebracht. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Oberfläche der Metallschicht MS nicht plan ist, für die Weiterverarbeitung der Module jedoch eine plane Fläche gewünscht oder erforderlich ist – beispielsweise zur besseren Handhabbarkeit in einem Bestückungsverfahren. Als Abdeckschicht kann daher eine beliebige planarisierende oder planarisierbare Schicht aufgebracht werden, insbesondere eine Kunststoffschicht. Weitere Anforderungen muss die Abdeckschicht AS nicht erfüllen. 8th shows a further variant that can be combined with all embodiments described so far. For this purpose, a further covering layer AS is applied to the already produced metal layer MS. This is particularly useful if the surface of the metal layer MS is not flat, but for the further processing of the modules, a flat surface is desired or required - for example, for better handling in a placement process. As cover layer therefore any planarizing or planarizable layer can be applied, in particular a plastic layer. Further requirements must not meet the cover layer AS.

9 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Verfahrensvariante, welche mit sämtlichen beschriebenen unterschiedlichen Kontaktelementen KE durchgeführt werden kann. Für diese Variante werden die Kontaktelemente mit einer Höhe erzeugt, die größer ist als die der auf dem Modulträger angeordneten Bauelemente. Die Verkapselungsschicht VS kann selektiv auf einzelne Einbauplätze oder ganzflächig insbesondere so aufgebracht werden, dass sie über den Kontaktelementen eine relativ geringe Schichtdicke aufweist. Auf die Verkapselungsschicht kann nun ohne vorherige Freilegung der Kontaktelemente KE eine Metallschicht MS aufgebracht werden, wozu sich die bereits beschriebenen Schichtabscheidungsverfahren eignen. Möglich ist es jedoch auch, dass die Metallschicht MS Teil der Verkapselungsschicht und integriert mit dieser aufgebracht wird. Beispielsweise ist es möglich, eine Schichtenfolge von Verkapselungsschichten aufzulaminieren, von denen eine, insbesondere die oberste Schicht eine Metallschicht MS ist. Die Metallschicht MS kann auch wie beschrieben beim Planarisieren mittels eines heißen Stempels in Form einer metallischen Trennfolie aufgebracht sein. 9b zeigt die Anordnung mit der Metallschicht MS. 9 shows as a further embodiment, a variant of the method, which can be performed with all the described different contact elements KE. For this variant, the contact elements are produced with a height which is greater than that of the components arranged on the module carrier. The encapsulation layer VS can be selectively applied to individual bays or over the entire area, in particular so that it has a relatively small layer thickness over the contact elements. A metal layer MS can now be applied to the encapsulation layer without prior exposure of the contact elements KE, for which purpose the layer deposition methods already described are suitable. However, it is also possible that the metal layer MS is applied to the encapsulation layer and integrated therewith. For example, it is possible to laminate a layer sequence of encapsulation layers, one of which, in particular the uppermost layer, being a metal layer MS. The metal layer MS can also be applied as described during planarization by means of a hot stamp in the form of a metallic release film. 9b shows the arrangement with the metal layer MS.

9c zeigt die Anordnung nach dem Herstellen von Einschnitten durch Metallschicht MS und den obersten Schichtbereich der Verkapselungsschicht VS, bis der Massekontakt der Kontaktelemente freigelegt ist. 9c shows the arrangement after making cuts through metal layer MS and the uppermost layer region of the encapsulation layer VS until the ground contact of the contact elements is exposed.

Zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Massekontakt und der Metallschicht MS werden nun im Wesentlichen die Einschnitte ES mit einer elektrisch leitfähigen Füllung LF versehen. Diese leitfähige Füllung LF kann aus einem leitfähig eingestellten Polymer bestehen. Möglich ist es jedoch auch, eine leitfähige Paste einzubringen, beispielsweise einzurakeln oder selektiv mit einem Jetdruckverfahren aufzubringen. Möglich ist es auch, die Einschnitte ES mit Lotpartikeln oder flüssigem Lot zu befüllen. Im ersten Fall können die Lotpartikel anschließend noch aufgeschmolzen werden, was eine sichere Befüllung des durch die Einschnitte ES gebildeten Sacklochs und einen guten Kontakt zur Metallschicht MS gewährleistet.To produce an electrically conductive connection between the ground contact and the metal layer MS, the cuts ES are now essentially provided with an electrically conductive filling LF. This conductive filling LF may consist of a conductive polymer. However, it is also possible to introduce a conductive paste, for example, einzurakeln or selectively applied with a jet printing process. It is also possible to fill the incisions ES with solder particles or liquid solder. In the first case, the solder particles can subsequently be melted, which ensures a reliable filling of the blind hole formed by the cuts ES and good contact with the metal layer MS.

10 zeigt anhand eines schematischen Querschnitts eine weitere Variante des Verfahrens, die die Herstellung von Modulen mit weiter verbesserter elektromagnetischer Schirmung ermöglicht. Gemäß dieser Variante die mit allen Ausführungsbeispielen, insbesondere aber mit den ersten drei Ausführungsbeispielen kombinierbar ist, wird vor dem Herstellen der Metallschicht MS ein weiterer Einschnitt ES2 so geführt, dass er dem Außenumfang eines diskreten auf dem Modulträger MT montierten Bauelements oder einer Baugruppe aus mehreren diskreten Bauelementen zumindest abschnittsweise folgt. Diese weiteren Einschnitte ES2 können zusammen mit den ersten Einschnitten ES1 (diese jedoch entlang der Trennlinien TL) geführt werden. Insbesondere bei Kontaktelementen mit großer Bauhöhe, die nur eine geringe Einschnittstiefe zur Freilegung der Massekontakte erfordern, werden die weiteren Einschnitte ES2 jedoch in einem separaten Schritt erzeugt, um sie bis zu einer gewünschten größeren Tiefe zu führen, die bis zur Oberfläche des Modulträgers MT oder einer dort angeordneten Schicht, beispielsweise einer Metallschicht oder einer Masseanschlussfläche, reichen kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Metallschicht in den weiteren Einschnitten eine Masseanschlussfläche oder ein über die Substratoberfläche erhabenes, mit einer Masseanschlussfläche verbundenes Kontaktelement kontaktieren kann. Die weiteren Einschnitte können aber auch bis in das Modulsubstrat geführt sein und dort mit einer mit Masse verbundenen Metallisierung verbunden sein. 10 shows a schematic cross-section of a further variant of the method, which allows the production of modules with further improved electromagnetic shielding. According to this variant, which can be combined with all exemplary embodiments, but in particular with the first three exemplary embodiments, before the metal layer MS is produced, a further cut ES2 is guided such that it corresponds to the outer circumference of a discrete component mounted on the module carrier MT or an assembly of a plurality of discrete components Components at least partially follows. These further cuts ES2 can be guided together with the first cuts ES1 (but these along the dividing lines TL). In particular, in contact elements with a large height, which require only a small incision depth to expose the ground contacts, the further cuts ES2, however, are generated in a separate step to lead them to a desired greater depth, up to the surface of the module carrier MT or a arranged there layer, such as a metal layer or a ground pad, may range. It is advantageous if the metal layer in the further incisions can contact a ground connection area or a contact element raised above the substrate surface and connected to a ground connection area. However, the further cuts can also be guided into the module substrate and connected there to a metallization connected to ground.

Nach der Herstellung der Metallschicht ist das von den zweiten Einschnitten ES2 umgebene oder zwischen ersten und zweiten Einschnitten angeordnete besonders schirmungsbedürftige Bauelement oder die besonders schirmungsbedürftige Baugruppe auch seitlich von der schirmenden Metallschicht MS umgeben. Dies ermöglicht es, dieses Bauelement oder diese Baugruppe besonders gegen äußere Strahlung zu schützen, beziehungsweise eine Abschirmung innerhalb des Moduls zwischen unterschiedlichen Bauelementen oder Baugruppen des gleichen Moduls oder Einbauplatzes EP2 zu ermöglichen. Auf diese Weise können beispielsweise RX- und TX-Bausteine eines Frontendmoduls für Mobiltelefone gegeneinander abgeschirmt werden, um ein Übersprechen zu vermeiden. Auf diese Weise wird ein störungsfreier Betrieb des gesamten Moduls gewährleistet, auch wenn eines der Bauelemente zur potenziellen elektromagnetischen Beeinträchtigung oder Störung benachbarter Bauelemente des gleichen Moduls befähigt wäre.After the metal layer has been produced, the component or modules requiring particular shielding, surrounded by the second incisions ES2 or arranged between first and second incisions, or the module requiring particular shielding is also laterally surrounded by the shielding metal layer MS. This makes it possible to protect this component or this module especially against external radiation, or to allow a shield within the module between different components or assemblies of the same module or slot EP2. In this way, for example, RX and TX modules of a front-end module for mobile phones can be shielded from each other to avoid crosstalk. In this way, a trouble-free operation of the entire module is ensured, even if one of the components would be capable of potential electromagnetic interference or disturbance of adjacent components of the same module.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Varianten beschränkt und kann vielmehr weiter variiert werden. Insbesondere ist es möglich, einzelne Maßnahmen unterschiedlicher Varianten miteinander zu kombinieren. Mit der Erfindung ist es möglich, optimal geschirmte Module zu erzeugen und die Schirmung selbst in den integrierten Fertigungsprozess optimal einzubinden.The invention is not limited to the variants shown in the embodiments and can rather be further varied. In particular, it is possible to combine individual measures of different variants with each other. With the invention it is possible to produce optimally shielded modules and optimally integrate the shielding itself in the integrated manufacturing process.

Die Schirmung selbst kann einheitlich über großflächige Modulträger mit einer Vielzahl von Einbauplätzen für je ein Modul erfolgen. Möglich ist es jedoch auch, nur einzelne Einbauplätze mit einer Schirmung zu versehen. Auch innerhalb eines Einbauplatzes kann die Schirmung selektiv auf einen Teil des späteren Moduls aufgebracht sein. Durch die weiteren Einschnitte (siehe 10) ist es weiterhin möglich, die Schirmung mit einer gewünschten 3D-Struktur zu versehen, die eine verbesserte Abschirmung einzelner Komponenten eines jeden Moduleinbauplatzes ermöglicht.The shield itself can be uniform over large-area module carrier with a variety of bays for each module done. However, it is also possible to provide only individual bays with a shield. Even within a slot, the shield can be selectively applied to a part of the later module. Through the further cuts (see 10 ), it is also possible to provide the shield with a desired 3D structure that allows for improved shielding of individual components of each module slot.

Die Schirmung selbst kann auf unterschiedliche Bedürfnisse ausgerichtet werden und insbesondere durch Auswahl elektrisch gut leitender Metalle für die Metallschicht eine gute elektrische Abschirmung ermöglichen. Umfasst die Metallschicht zusätzlich oder alternativ magnetische Materialien wie Nickel, Eisen oder Kobalt, so können alternativ oder zusätzlich magnetisch gut abschirmende Metallschichten erzeugt werden. Eine ausreichende Qualität der Schirmung kann auch durch eine ausreichende dick bemessene Schichtdicke der Metallschicht eingestellt werden. Geeignete Schichtdicken für die Schirmung sind abhängig von dem zu schirmenden Frequenzspektrum. Für 1 bzw. 2 GHz-Filter liegen geeignete Metallisierungsdicken bei mehr als 1 μm, beispielsweise bei 20–50 μm. Die erforderliche Dicke ist außerdem stark abhängig von der Leitfähigkeit der Metallisierung und von der zulässigen Transmission der Schirmung. Zum Erzielen einer besseren Abschirmung können die Schichtdicken der Metallschicht weiter erhöht sein.The shield itself can be tailored to different needs and in particular by selecting electrically good conductive metals for the metal layer allow a good electrical shielding. If the metal layer additionally or alternatively comprises magnetic materials such as nickel, iron or cobalt, alternatively or additionally magnetically good shielding metal layers can be produced. A sufficient quality of the shielding can also be set by a sufficiently thick layer thickness of the metal layer. Suitable layer thicknesses for the shielding depend on the frequency spectrum to be shielded. For 1 or 2 GHz filters, suitable metallization thicknesses are more than 1 μm, for example 20-50 μm. The required thickness is also strongly dependent on the conductivity of the metallization and on the permissible transmission of the shielding. To achieve better shielding, the layer thicknesses of the metal layer can be further increased.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

SUSU
Modulsubstratmodule substrate
MTMT
Modulträgermodule carrier
EPEP
Einbauplatzslot
10, 11, 1210, 11, 12
Bauelementmodule
MAFMAF
MasseanschlussflächeGround pad
KEKE
Kontaktelementcontact element
ESIT
Einschnittincision
VSVS
Verkapselungsschichtencapsulation
MSMS
Metallschichtmetal layer
hH
Höhe des abzutragenden SchichtbereichsHeight of the layer area to be removed
TLTL
Trennliniendividing lines

Claims (30)

Verfahren zur Herstellung eines Moduls, – bei dem auf einem großflächigen Modulträger (MT) mehrere Einbauplätze (EP) für Module vorgesehen werden, – bei dem der Modulträger je Einbauplatz mit Bauelementen (10, 11, 12) so bestückt wird, dass zumindest am Rand jedes Einbauplatzes zumindest eine freie und nicht mit einem Bauelement bestückte Masseanschlussfläche (MAF) auf der Oberseite des Modulträgers verbleibt, – bei dem über zumindest einer der genannten nicht bestückten Masseanschlussflächen ein Kontaktelement (KE) vorgesehen wird, welches einen mit der Masseanschlussfläche verbundenen und über dessen Oberfläche erhabenen Massekontakt aufweist, – bei dem zumindest ein Teil der mit Bauelementen bestückten Einbauplätze mit einer großflächig aufliegenden Verkapselungsschicht (VS) abgedeckt wird, – bei dem die Massekontakte der Kontaktelemente durch die Verkapselungsschicht hindurch zumindest teilweise freigelegt werden, – bei dem ganzflächig eine Metallschicht (MS) aufgebracht wird, die die freigelegten Massekontakte der Kontaktelemente elektrisch kontaktiert, – wobei das Kontaktelement (KE) ausgewählt ist aus: – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten und zu einer Schlaufe gebogenen Anschlussbändchen, – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten und zu einer Schlaufe gebogenen Anschlussdraht, – einer zumindest an der Oberfläche elektrisch gut leitenden, auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten Kugel, – einem zumindest an der Oberfläche elektrisch gut leitenden, auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten Kugelsegment, und – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten elektrisch isolierenden Abstandshalter mit einem mit der Masseanschlussfläche verbundenen Massekontakt an seiner Oberfläche.Method for producing a module, - in which a plurality of mounting locations (EP) for modules are provided on a large-area module carrier (MT), - in which the module carrier per slot with components ( 10 . 11 . 12 ) is equipped so that at least at the edge of each slot at least one free and not equipped with a component ground connection surface (MAF) remains on the top of the module carrier, - in which over at least one of said non-equipped ground pads a contact element (KE) is provided, which has a connected to the ground terminal surface and raised over the surface ground contact, - in which at least a portion of the slots equipped with components with a large-area encapsulation layer (VS) is covered, - wherein the ground contacts of the contact elements through the encapsulation layer at least partially exposed be applied to the entire surface of a metal layer (MS), which electrically contacts the exposed ground contacts of the contact elements, - wherein the contact element (KE) is selected from: - one on the ground pad (MAF) and applied a connecting band bent to a loop, - a connection wire applied to the ground connection surface (MAF) and bent into a loop, - a ball with good electrical conductivity at least on the surface, applied to the ground connection surface (MAF), A ball segment, which has good electrical conductivity at least on the surface, and is applied to the ground connection surface (MAF), and an electrically insulating spacer, which is applied to the ground connection surface, has a ground contact connected to the ground connection surface on its surface. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Abstandshalter (KE) zusammen mit den Bauelementen auf dem Modulträger (MT) aufgelötet wird.The method of claim 1, wherein the spacer (KE) is soldered together with the components on the module carrier (MT). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Kontaktelement (KE) auf dem Modulträger (MT) aufgelötet wird, dessen Höhe die der Bauelemente überragt.The method of claim 1 or 2, wherein a contact element (KE) is soldered onto the module carrier (MT), the height of which projects beyond the components. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, bei dem mit dem Kontaktelement (KE) zwei benachbarte aber auf unterschiedlichen Einbauplätzen (EP) angeordnete Masseanschlussflächen (MAF) verbunden werden.Method according to one of Claims 1-3, in which two adjacent ground pads (MAF) arranged on different mounting locations (EP) are connected to the contact element (KE). Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, bei dem ein rahmenförmiges Kontaktelement (KE) aufgebracht wird, das den Einbauplatz umschließt.Method according to one of claims 1-4, wherein a frame-shaped contact element (KE) is applied, which encloses the slot. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem auf den Modulträger ein gitterförmiges Kontaktelement (KE) aufgebracht wird, dessen Maschen jeweils einen Einbauplatz umschließen.Method according to Claim 5, in which a grid-shaped contact element (KE), whose meshes each enclose a slot, is applied to the module carrier. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, bei dem das Kontaktelement (KE) durch Einsägen in die Verkapselungsschicht (V) bis zum Massekontakt freigelegt ist.Method according to one of claims 1-6, wherein the contact element (KE) is exposed by sawing into the encapsulation layer (V) to the ground contact. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, bei dem das Kontaktelement (KE) durch Einstrahlen mit einem Laser und lokale Ablation der Verkapselungsschicht (VS) freigelegt wird.Method according to one of claims 1-7, wherein the contact element (KE) is exposed by irradiation with a laser and local ablation of the encapsulation layer (VS). Verfahren nach einem der Ansprüche 3–8, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) mittels Planschleifen so lange abgetragen wird, bis das Kontaktelement (KE) freigelegt ist.Method according to one of claims 3-8, wherein the encapsulation layer (VS) is removed by means of surface grinding until the contact element (KE) is exposed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) mittels eines Moldprozesses aufgebracht wird.Method according to one of claims 1-9, wherein the encapsulation layer (VS) is applied by means of a molding process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) durch Laminieren aufgebracht wird.Method according to one of claims 1-9, wherein the encapsulation layer (VS) is applied by lamination. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, bei dem das Aufbringen der Verkapselungsschicht (VS) das Aufbringen einer Kunststoffschicht in flüssiger Form umfasst.Method according to one of claims 1-11, wherein the application of the encapsulation layer (VS) comprises the application of a plastic layer in liquid form. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, bei dem das Aufbringen der Verkapselungsschicht (VS) das Aufbringen einer Kunststoffschicht oder -Folie umfasst, wobei die Verkapselungsschicht nach dem Aufbringen unter mechanischem Druck planarisiert wird.Method according to one of claims 1-12, wherein the application of the encapsulation layer (VS) comprises the application of a plastic layer or foil, wherein the encapsulation layer is planarized after application under mechanical pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, bei dem das Planarisieren durch Aufdrücken eines Stempels auf die eine Kunststoffschicht umfassende Verkapselungsschicht (VS) erfolgt, wobei der Stempel auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt der Kunststoffschicht erhitzt ist.A method according to any one of claims 1-13, wherein the planarization is carried out by pressing a stamp on the encapsulation layer (VS) comprising a plastic layer, the stamp being heated to a temperature above the softening point of the plastic layer. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem beim Aufdrücken des Stempels zwischen Verkapselungsschicht (VS) und Stempeloberfläche eine Trennfolie angeordnet wird, die bei der Temperatur des heißen Stempels nicht erweicht.A method according to claim 14, wherein, when the stamp is pressed between the encapsulation layer (VS) and the stamp surface, a release film is arranged which does not soften at the temperature of the hot stamp. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem eine Trennfolie verwendet wird, die auf der erweichten Verkapselungsschicht (VS) haftet und als Bestandteil des Moduls darauf verbleibt.The method of claim 15, wherein a release film is used which adheres to the softened encapsulant layer (VS) and remains thereon as part of the module. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem eine metallische Trennfolie verwendet wird.The method of claim 16, wherein a metallic release film is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–17, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) durch ein Jetdruckverfahren vorzugsweise ortsselektiv aufgebracht wird.Method according to one of Claims 1-17, in which the encapsulation layer (VS) is preferably applied in a location-selective manner by a jet printing process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–17, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) durch ein Dünnschichtverfahren aus der Gasphase aufgebracht wird.Method according to one of claims 1-17, wherein the encapsulation layer (VS) is applied by a thin-film process from the gas phase. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–19, bei dem zum Erzeugen der Verkapselungsschicht (VS) plasmaunterstützt Metall aufgebracht wird.Method according to one of claims 1-19, wherein for producing the encapsulation layer (VS) plasma-assisted metal is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–19, bei dem die Metallschicht (MS) in zwei Stufen aufgebracht wird, indem zunächst eine Grundmetallisierung und anschließend mit einem anderen Verfahren eine Verstärkungsschicht aufgebracht wird.Method according to one of claims 1-19, wherein the metal layer (MS) is applied in two stages by first applying a base metallization and then by another method a reinforcing layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–21, bei dem eine Verkapselungsschicht (VS) aufgebracht wird, die metallische Partikel enthält, bei dem die metallischen Partikel als Keimschicht verwendet und mit einer Verstärkungsschicht aus der Lösung verstärkt werden.Method according to one of claims 1-21, in which an encapsulation layer (VS) containing metallic particles is applied, in which the metallic particles are used as a seed layer and reinforced with a reinforcing layer from the solution. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die metallischen Partikel vor dem Aufbringen der Verstärkungsschicht freigelegt werden, indem die Verkapselungsschicht teilweise und selektiv entfernt wird.The method of claim 22, wherein the metallic particles are exposed prior to application of the reinforcing layer by partially and selectively removing the encapsulant layer. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die metallischen Partikel in der Verkapselungsschicht (VS) durch Behandeln der Verkapselungsschicht mit einem sauerstoffhaltigen Plasma oder mit einem Laser freigelegt werdend. The method of claim 23, wherein the metallic particles in the encapsulant layer (VS) are exposed by treating the encapsulant layer with an oxygen-containing plasma or with a laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–24, bei dem die metallische Grundschicht aufgesputtert wird.Method according to one of claims 21-24, in which the metallic base layer is sputtered on. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–25, bei dem eine metallische Schicht auf der Verkapselungsschicht (VS) aufgebracht wird, die Kupfer oder Kupfer und Nickel umfasst.A method according to any one of claims 21-25, wherein a metallic layer is deposited on the encapsulation layer (VS) comprising copper or copper and nickel. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–26, bei dem die Verkapselungsschicht (VS) mit einer Bekeimungslösung behandelt wird, wobei eine metallische Keimschicht auf der Verkapselungsschicht erzeugt wird.A method according to any one of claims 21-26, wherein the encapsulating layer (VS) is treated with a seeding solution whereby a metallic seed layer is formed on the encapsulant layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–27, bei dem die Grundschicht oder die Keimschicht durch eine galvanische oder stromlose Abscheidung eines oder mehrerer Metalle aus einer Lösung zur Metallschicht (MS) verstärkt wird.A method according to any one of claims 21-27, wherein the base layer or the seed layer is reinforced by a galvanic or electroless deposition of one or more metals from a solution to the metal layer (MS). Verfahren nach Anspruch 28, bei dem die galvanische oder stromlose Abscheidung aus einer Lösung eines oder mehrerer Metallionen erfolgt, die frei von Wasser ist.The method of claim 28, wherein said electrodeposition is carried out from a solution of one or more metal ions that is free of water. Modul, – mit auf einem Modulsubstrat (SU) montierten Bauelementen (10, 11, 12), – mit einer Verkapselungsschicht (MS), die zumindest einen Teil der Bauelemente gegen das Modulsubstrat verkapselt, – mit einer Metallschicht zur elektromagnetischen Abschirmung des Moduls auf zumindest Teilen der Verkapselungsschicht (VS), – bei dem die Metallschicht (MS) über ein Kontaktelement (KE) mit einer Masseanschlussfläche (MAF) auf dem Modulsubstrat verbunden ist, – bei dem die Verkapselungsschicht über dem Kontaktelement entfernt ist, so dass die Metallschicht direkt mit dem Kontaktelement in Kontakt ist, – wobei das Kontaktelement (KE) ausgewählt ist aus: – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten und zu einer Schlaufe gebogenen Anschlussbändchen, – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten und zu einer Schlaufe gebogenen Anschlussdraht, – einer zumindest an der Oberfläche elektrisch gut leitenden, auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten Kugel, – einem zumindest an der Oberfläche elektrisch gut leitenden, auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten Kugelsegment, und – einem auf die Masseanschlussfläche (MAF) aufgebrachten elektrisch isolierenden Abstandshalter mit einem mit der Masseanschlussfläche verbundenen Massekontakt an seiner Oberfläche.Module, with components mounted on a module substrate (SU) ( 10 . 11 . 12 ), - with an encapsulation layer (MS) which encapsulates at least part of the components against the module substrate, - with a metal layer for electromagnetic shielding of the module on at least parts of the encapsulation layer (VS), - in which the metal layer (MS) via a contact element (KE) is connected to a ground pad (MAF) on the module substrate, - in which the encapsulation layer is removed above the contact element, so that the metal layer is directly in contact with the contact element, - wherein the contact element (KE) is selected from: - a connection strip which is applied to the ground connection surface (MAF) and bent into a loop, - a connecting wire which is applied to the ground connection surface (MAF) and bent into a loop, - a sphere which is electrically conductive at least on the surface and applied to the ground connection surface (MAF), - At least on the surface of a good electrical conductivity, au a ball segment applied to the ground pad (MAF); and an electrically insulating spacer applied to the ground pad (MAF) having a ground contact connected to the ground pad on its surface.
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