DE102007044795B4 - Electronic module with a component stack - Google Patents

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Abstract

Elektronisches Modul mit
– einem Träger (30), der auf einer ersten Hauptseite eine Bauelementaufnahmefläche (31) und zumindest eine Kontaktfläche (32) aufweist;
– einem Bauelementstapel (33), der auf der Bauelementaufnahmefläche des Trägers (30) angeordnet ist, wobei der Bauelementstapel (33) zumindest zwei übereinander angeordnete Bauelemente umfasst, von denen jedes auf einer jeweiligen dem Träger jeweils abgewandten Seite Vorderseite zumindest eine Bauelementkontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung aufweist;
– einer Isolationsstruktur (34), welche flächig auf der ersten Hauptseite des mit dem Bauelementstapel (33) bestückten Trägers (30) angeordnet ist und im Bereich der zumindest einen Bauelementkontaktfläche (12, 22) zumindest eines der Bauelemente (10, 20) des Bauelementstapels (33) und der zumindest einen Kontaktfläche (32) des Trägers (30) jeweils eine Aussparung (35, 36, 37) aufweist;
– einer auf der Isolationsstruktur (34) angeordneten Kontaktleiterbahnstruktur (38), welche
– die zumindest eine Bauelementkontaktfläche (12, 22) mit der zumindest einen Kontaktfläche (32) und/oder
– mehrere der...Electronic module with
- A carrier (30) having on a first main side of a component receiving surface (31) and at least one contact surface (32);
- A component stack (33) which is arranged on the component receiving surface of the carrier (30), wherein the component stack (33) comprises at least two superimposed components, each of which on a respective side facing away from the carrier front side at least one component contact surface for electrical contacting having;
- An insulation structure (34), which is arranged flat on the first main side of the component stack (33) equipped carrier (30) and in the region of at least one component contact surface (12, 22) at least one of the components (10, 20) of the component stack (33) and the at least one contact surface (32) of the carrier (30) each having a recess (35, 36, 37);
- A arranged on the insulation structure (34) Kontaktleiterbahnstruktur (38), which
- The at least one component contact surface (12, 22) with the at least one contact surface (32) and / or
- several of the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Modul mit einem Träger, der auf einer ersten Hauptseite eine Bauelementaufnahmefläche und zumindest eine Kontaktfläche aufweist. Auf der Bauelementaufnahmefläche ist ein Bauelementstapel angeordnet, der zumindest zwei übereinander angeordnete Bauelemente umfasst, von denen jedes auf einer jeweiligen Vorderseite zumindest eine Bauelementkontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung aufweist.The invention relates to an electronic module with a carrier, which has a component receiving surface and at least one contact surface on a first main side. Arranged on the component mounting surface is a component stack which comprises at least two components arranged one above the other, each of which has at least one component contact surface for electrical contacting on a respective front side.

Aus US 2003/0 080 403 A1 ist ein Träger mit einem aus zwei Chips bestehenden Bauelementstapel dargestellt, bei dem ein Polymerband mit Leiterbahnen vorhanden ist. Es ist ein elektronisches Modul mit einem Bauelementstapel und einer auf der Isolationsstruktur angeordneten Kontaktleiterbahnstruktur dargestellt, welche die zumindest eine Bauelemente-Kontaktfläche mit der zumindest einen Kontaktfläche elektrisch verbindet. Diese Kontaktleiterbahnstruktur erstreckt sich jeweils in die Ausnehmungen der Isolationsstruktur an den jeweiligen Kontakten.Out US 2003/0 080 403 A1 shows a carrier with a two-chip stack of components, in which a polymer tape is present with tracks. An electronic module with a component stack and a contact conductor track structure arranged on the insulation structure is shown, which electrically connects the at least one component contact area with the at least one contact area. This contact conductor track structure extends in each case into the recesses of the insulation structure at the respective contacts.

Aus US 6 731 009 B1 ist ein integrierter Bauelementstapel mit mehreren integrierten Schaltungen bzw. Chips bekannt. Diese Mehrzahl von integrierten Chips/Schaltungen ist übereinander angeordnet und mit ”Flip-Chip”-Verbindungen elektrisch kontaktiert.Out US Pat. No. 6,731,009 B1 For example, an integrated device stack with multiple integrated circuits or chips is known. This plurality of integrated chips / circuits is stacked and electrically contacted with "flip-chip" connections.

Aus US 6 232 148 B1 ist ein integrierter Stapel von Schaltungselementen bekannt, bei dem mindestens ein Bondgerät auf einer aktiven Oberfläche des Chips variabel positionierbar ist. Eine Mehrzahl von Führungsfingern eines Leadframes erstrecken sich zwischen den Chips.Out US 6 232 148 B1 an integrated stack of circuit elements is known in which at least one bonding device is variably positionable on an active surface of the chip. A plurality of guide fingers of a leadframe extend between the chips.

Ein elektronisches Modul umfasst üblicherweise einen Träger oder ein Substrat, auf dem eine strukturierte Metallschicht mit Metall- oder Kontaktflächen aufgebracht ist. Auf manchen der Kontaktflächen sind jeweils ein oder mehrere Bauelemente, z. B. ein Halbleiterchip oder ein passives Bauelement, aufgebracht. Das oder die Bauelemente sind über ein Verbindungsmittel, in der Regel ein Lot oder ein Kleber, mit der jeweiligen Kontaktfläche verbunden. Zur elektrischen Kontaktierung weisen die Bauelemente jeweils eine Anzahl an Kontaktflächen auf ihrer von dem Träger abgewandten Oberseite (= Vorderseite) auf. Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen eines Bauelements untereinander und/oder einer der Kontaktflächen der Metallschicht des Trägers wird üblicherweise unter Verwendung von Bonddrähten realisiert.An electronic module usually comprises a carrier or a substrate on which a structured metal layer with metal or contact surfaces is applied. On some of the contact surfaces are each one or more components, eg. As a semiconductor chip or a passive device applied. The one or more components are connected via a connecting means, usually a solder or an adhesive, with the respective contact surface. For electrical contacting, the components each have a number of contact surfaces on their side facing away from the carrier top (= front). The electrical connection between the contact surfaces of a component with one another and / or one of the contact surfaces of the metal layer of the carrier is usually realized using bonding wires.

Um eine Miniaturisierung eines elektronischen Moduls bewirken zu können, werden Bauelementstapel mit übereinander angeordneten, nackten Bauelementen, bereitgestellt. Hierbei stellt die Kontaktierung eines jeweiligen Bauelements, z. B. eines Halbleiterchips, eine große Herausforderung dar.In order to be able to effect a miniaturization of an electronic module, component stacks with nude components arranged one above the other are provided. Here, the contacting of a respective component, for. B. a semiconductor chip, a major challenge.

Üblicherweise wird auch bei derartigen Bauelementstapeln zur Herstellung elektrischer Verbindungen Drahtbondtechnik eingesetzt. Die Bauelemente des Bauelementstapels werden in gleicher Richtung orientiert übereinander angeordnet und auf dem Träger angeordnet. Sind die Bauelemente gleich groß, so wird häufig ein Abstandshalter, auch Spacer genannt, zwischen jeweils zwei Bauelemente eingefügt. Das Herstellen einer Drahtbondverbindung erfolgt hierbei jeweils vor dem Aufsetzen des nächsten Abstandshalters und des darauf folgenden Bauelements. Weisen die Bauelemente nach oben hin eine kleiner werdende Grundfläche auf, so kann gegebenenfalls auf den Abstandshalterverzichtet werden. Bei der Verwendung von Drahtbondverbindungen ist es zu deren mechanischer Stabilisierung notwendig, die Drähte in eine Vergussmasse, sog. Globtop, einzubetten. Hierdurch sind diese vor mechanischen Beschädigungen und Vibrationen geschützt.Usually wire bonding is also used in such component stacks for the production of electrical connections. The components of the component stack are oriented one above the other in the same direction and arranged on the carrier. If the components are the same size, it is common to insert a spacer, also called a spacer, between two respective components. The production of a wire bond connection takes place in each case before placing the next spacer and the subsequent component. If the components have a decreasing base area at the top, it may be possible to dispense with the spacer. When using wire bonds it is necessary for their mechanical stabilization to embed the wires in a potting compound, so-called Globtop. As a result, they are protected against mechanical damage and vibration.

Die Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem Bauelementstapel, welcher eine Mehrzahl an übereinander angeordneten Bauelementen umfasst, ist bei Verwendung der Drahtbondtechnologie außerordentlich komplex. Der Prozessablauf erzwingt ein aufwändiges, serielles Kontaktierungsverfahren, bei dem eine hohe Ausbeute Voraussetzung für die wirtschaftliche Herstellung des elektronischen Moduls ist. Ein hohes Risiko stellt die Kurzschlussgefahr durch sich berührende Drähte dar. Darüber hinaus sind aufgrund des Platzbedarfs der einzelnen Leiterdrahtverbindungen einer Miniaturisierung Grenzen gesetzt. Ebenso ist eine Kühlung der übereinander angeordneten Bauelemente kaum möglich.The manufacture of an electronic module with a component stack comprising a plurality of stacked components is extremely complex when using wire bonding technology. The process requires a complex, serial contacting process, in which a high yield is a prerequisite for the economic production of the electronic module. A high risk is the risk of short circuit by touching wires. In addition, due to the space requirement of the individual conductor wire connections of a miniaturization limits. Likewise, a cooling of the stacked components is hardly possible.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Modul mit einem Bauelementstapel anzugeben, bei welchem die elektrische Kontaktierung jeweiliger Bauelemente des Bauelementstapels auf einfachere und zuverlässigere Weise durchgeführt werden kann, wobei der Flächenbedarf für die elektrische Kontaktierung minimal sein soll.It is an object of the present invention to provide an electronic module with a component stack, in which the electrical contacting of respective components of the component stack can be performed in a simpler and more reliable manner, wherein the space requirement for the electrical contact should be minimal.

Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by an electronic module having the features of claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul umfasst einen Träger, der auf einer ersten Hauptseite eine Bauelementaufnahmefläche und zumindest eine Kontaktfläche aufweist. Ein Bauelementstapel ist auf der Bauelementaufnahmefläche des Trägers angeordnet, wobei der Bauelementstapel zumindest zwei übereinander angeordnete Bauelemente umfasst, von denen jedes auf einer jeweiligen Vorderseite zumindest eine Bauelementkontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung aufweist. Eine Isolationsstruktur ist flächig auf der ersten Hauptseite des mit dem Bauelementstapel bestückten Trägers angeordnet und weist im Bereich der zumindest einen Bauelementkontaktfläche zumindest eines der Bauelemente des Bauelementstapels und der zumindest einen Kontaktfläche des Trägers jeweils eine Aussparung auf. Eine auf der Isolationsstruktur angeordnete Kontaktleiterbahnstruktur verbindet die zumindest eine Bauelementkontaktfläche mit der zumindest einen Kontaktfläche und/oder mehrere der Kontaktflächen miteinander und/oder mehrere der Bauelementkontaktflächen eines der Bauelemente miteinander und/oder mehrere der Bauelementkontaktflächen der zumindest zwei Bauelemente miteinander.An electronic module according to the invention comprises a carrier which has a component receiving surface and at least one contact surface on a first main side. A component stack is arranged on the component receiving surface of the carrier, wherein the component stack comprises at least two components arranged one above the other, each of which has at least one on a respective front side Having component contact surface for electrical contacting. An insulation structure is arranged areally on the first main side of the carrier equipped with the component stack and has a recess in the region of the at least one component contact surface of at least one of the components of the component stack and the at least one contact surface of the carrier. A contact conductor track structure arranged on the insulation structure connects the at least one component contact surface to the at least one contact surface and / or a plurality of the contact surfaces with one another and / or one or more of the component contact surfaces of one of the components to one another and / or one or more of the component contact surfaces of the at least two components to one another.

Zur Miniaturisierung des elektronischen Moduls sowie zur Vereinfachung der Herstellung wird vorgeschlagen, eine sog. planare Verbindungstechnologie zu nutzen, bei welcher die Kontaktleiterbahnstruktur nicht durch Drahtverbindungen, sondern durch galvanisch aufgebrachte Leiterzugstrukturen erzeugt wird.For miniaturization of the electronic module as well as to simplify the production, it is proposed to use a so-called planar connection technology, in which the contact conductor track structure is not produced by wire connections but by galvanically applied conductor line structures.

Bei dieser wird eine Oberfläche des Halbzeugs zunächst mit einer Isolationsschicht, z. B. einer Kunststofffolie aus einem isolierenden Material, bedeckt. An den Stellen der Kontaktflächen werden Öffnungen oder Aussparungen in die Isolationsschicht eingebracht, um die Kontaktflächen freizulegen. Anschließend wird eine dünne Metallschicht durch Sputtern, Aufdampfen und andere Verfahren zur Erzeugung dünner Kontaktschichten ganzflächig auf die Isolationsschicht und deren eingebrachte Öffnungen aufgebracht. Auf diese dünne Metallschicht wird eine weitere, in der Regel aus einem isolierenden Material bestehende lichtempfindliche Folie (sog. Fotofolie) aufgebracht. Die Fotofolie wird in einem weiteren Schritt entsprechend der gewünschten leitenden Struktur belichtet und entwickelt. Die nicht belichteten Abschnitte der Fotofolie lassen sich in einem weiteren Verfahrensschritt entfernen, so dass eine Freilegung der darunter befindlichen dünnen Metallschicht, genauer der Kupferoberfläche, erfolgt. Durch Eintauchen des vorbereiteten Halbzeugs in ein Elektrolytbad, insbesondere ein Kupfer-Elektrolytbad, wird durch galvanische Verstärkung eine ca. 20 μm bis 200 μm dicke Kupferschicht aufgewachsen. In einem sich daran anschließenden Schritt, der als Strippen der Fotofolie bezeichnet wird, wird die noch auf der Oberfläche befindliche Fotofolie an den Bereichen, an welchen keine elektrisch leitende Struktur ausgebildet werden soll, entfernt. Als letzter Schritt erfolgt ein sog. Differenzätzen, bei dem ganzflächig die aus Titan und Kupfer bestehende dünne Metallschicht entfernt wird, so dass lediglich die gewünschte leitfähige Struktur überbleibt. Die leitfähige Struktur, die auch als Kontaktleiterbahnstruktur bezeichnet wird, ist üblicherweise aus Kupfer ausgebildet, wobei die Schichtdicke im Bereich von 20 μm bis 500 μm liegt.In this, a surface of the semifinished product is first provided with an insulating layer, for. As a plastic film made of an insulating material, covered. At the locations of the contact surfaces openings or recesses are introduced into the insulating layer to expose the contact surfaces. Subsequently, a thin metal layer is applied over the entire surface of the insulating layer and its openings by sputtering, vapor deposition and other methods for producing thin contact layers. On this thin metal layer, a further, usually made of an insulating material existing photosensitive film (so-called. Photo film) is applied. The photofinish is exposed and developed in a further step according to the desired conductive structure. The unexposed portions of the photo film can be removed in a further process step, so that an exposure of the underlying thin metal layer, more precisely the copper surface, takes place. By immersing the prepared semifinished product in an electrolyte bath, in particular a copper electrolyte bath, an approximately 20 .mu.m to 200 .mu.m thick copper layer is grown by galvanic reinforcement. In a subsequent step, which is referred to as stripping the photofinish, the photofoil still on the surface is removed at the areas where no electrically conductive structure is to be formed. The last step is a so-called differential etching, in which the entire surface of the thin metal layer consisting of titanium and copper is removed so that only the desired conductive structure remains. The conductive structure, which is also referred to as Kontaktleiterbahnstruktur is usually formed of copper, wherein the layer thickness is in the range of 20 microns to 500 microns.

Elektronische Module, die in planarer Verbindungstechnologie gefertigt sind, weisen den Vorteil auf, dass die Höhe eines fertig gestellten elektronischen Moduls im Vergleich zu elektronischen Modulen mit herkömmlichen Bonddrähten wesentlich geringer ist.Electronic modules fabricated in planar interconnect technology have the advantage that the height of a finished electronic module is significantly less compared to electronic modules with conventional bond wires.

In einer Ausgestaltung sind die Seitenkanten des Bauelementstapels mit der Isolationsstruktur versehen. Hierdurch wird eine hermetische Versiegelung des Bauelementstapels auf dem Träger bewirkt.In one embodiment, the side edges of the component stack are provided with the insulation structure. As a result, a hermetic seal of the component stack is effected on the carrier.

Zweckmäßigerweise ist das oberste Bauelement des Bauelementstapels mit seinen Bauelementkontaktflächen von der ersten Hauptseite des Trägers abgewandt angeordnet. Hierdurch kann zumindest das oberste Bauelement in der bekannten Weise durch die planare Verbindungstechnologie kontaktiert werden.Conveniently, the uppermost component of the component stack is arranged with its component contact surfaces facing away from the first main side of the carrier. In this way, at least the uppermost component can be contacted in the known manner by the planar connection technology.

In einer ersten Variante der Erfindung ist ein unteres Bauelement des Bauelementstapels mit seinen Bauelementkontaktflächen von der ersten Hauptseite des Trägers abgewandt angeordnet, wobei die Bauelementkontaktflächen des untersten Bauelements nicht von einem mit diesem verbundenen oberen Bauelement bedeckt sind. Dies bedeutet, dass das untere Bauelement größer ist als das auf ihm angeordnete obere Bauelement. Hierdurch liegen die Bauelementkontaktflächen sowohl des oberen als auch des unteren Bauelements frei und können in bekannter Weise durch die planare Verbindungstechnologie kontaktiert werden.In a first variant of the invention, a lower component of the component stack is arranged with its component contact surfaces facing away from the first main side of the carrier, wherein the component contact surfaces of the lowermost component are not covered by an upper component connected thereto. This means that the lower component is larger than the upper component arranged on it. As a result, the component contact surfaces of both the upper and the lower component are exposed and can be contacted in a known manner by the planar connection technology.

In einer zweiten Variante ist das unterste, mit dem Träger verbundene Bauelement des Bauelementstapels mit seinen Bauelementkontaktflächen der ersten Hauptseite des Trägers zugewandt angeordnet, wobei die Bauelementkontaktflächen des untersten Bauelements Flipchip mit korrespondierenden Kontaktflächen des Trägers im Bereich der Bauelementaufnahmefläche kontaktiert sind. Die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem untersten Bauelement und dem Träger erfolgt auf bekannte Weise durch die Kontaktierung „Face Down”. „Face Down” bedeutet, dass die Vorderseite des Bauelements dem Träger zugewandt ist. Die Kontaktierung eines auf diesem untersten Bauelement aufgebrachten oberen Bauelements kann, wenn dieses mit seinen Bauelementkontaktflächen dem Träger abgewandt auf dem untersten Bauelement aufgebracht ist, durch die planare Verbindungstechnologie erfolgen. Die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Bauelementkontaktflächen des oberen und des untersten Bauelements kann dann unter Zwischenschaltung einer strukturierten Metallschicht auf dem Träger erfolgen, welche in elektrischen Kontakt mit der Kontaktleiterbahnstruktur der planaren Verbindungstechnologie steht.In a second variant, the lowermost component of the component stack connected to the carrier is arranged with its component contact surfaces facing the first main side of the carrier, wherein the component contact surfaces of the lowermost component flipchip are contacted with corresponding contact surfaces of the carrier in the area of the component receiving surface. The production of an electrical connection between the lowest component and the carrier takes place in a known manner by contacting "face down". "Face down" means that the front of the device faces the wearer. The contacting of an upper component applied to this lowermost component can, if it is applied with its component contact surfaces facing away from the carrier, be effected on the lowermost component by the planar connection technology. The production of an electrical connection between the component contact surfaces of the upper and the lowermost component can then take place with the interposition of a structured metal layer on the carrier, which is in electrical contact with the contact track structure of the planar connection technology.

Das unterste Bauelement und das mit diesem verbundene Bauelement sind mit ihren Rückseiten zweckmäßigerweise lediglich mechanisch miteinander verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch einen Kleber hergestellt sein.The lowermost component and the component connected to this are expediently only mechanically connected to one another with their rear sides. The compound can be made for example by an adhesive.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung sind ein unteres Bauelement und ein mit diesem verbundenes oberes Bauelement des Bauelementstapels mit seinen Bauelementkontaktflächen von der ersten Hauptseite des Trägers abgewandt angeordnet, wobei eine Kontaktierung des unteren Bauelements im Bereich einer Seitenkante des Bauelementstapels erfolgt. Bei dieser Variante sind die Bauelemente des Bauelementstapels identisch orientiert. Dies bedeutet, dass beispielsweise sämtliche Vorderseiten der Bauelemente des Bauelementstapels von dem Träger abgewandt angeordnet sind.In a further alternative embodiment, a lower component and an upper component of the component stack connected thereto are arranged with its component contact surfaces facing away from the first main side of the carrier, wherein a contacting of the lower component takes place in the region of a side edge of the component stack. In this variant, the components of the component stack are identically oriented. This means that, for example, all the front sides of the components of the component stack are arranged facing away from the carrier.

In einer Ausgestaltung kann zwischen dem unteren und dem oberen Bauelement ein Umverdrahtungselement vorgesehen sein. Dieses dient dazu, die elektrische Kontaktierung des unteren Bauelements von der Seitenkante des Bauelementstapels her zu ermöglichen.In one embodiment, a rewiring element can be provided between the lower and the upper component. This serves to allow the electrical contacting of the lower component from the side edge of the component stack ago.

Das Umverteilungselement kann ein Leiterrahmen (Leadframe) mit Anschlussfingern sein, wobei erste Enden der Anschlussfinger mit den Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements elektrisch leitend verbunden sind und zweite Enden der Anschlussfinger seitlich über die jeweiligen Ränder des oberen und des unteren Bauelements hinausragen, wobei die Kontaktleiterbahnstruktur einen elektrischen Kontakt zu den zweiten Enden im Bereich der Seitenkanten herstellt. Hierbei durchstoßen zweckmäßigerweise die zweiten Enden der Anschlussfinger des Leiterrahmens die Isolationsstruktur im Bereich der Seitenkanten.The redistribution element may be a leadframe with terminal fingers, first ends of the terminal fingers being electrically connected to the device pads of the lower device and second ends of the terminal fingers laterally projecting beyond the respective edges of the upper and lower devices, the contact track structure having an electrical connection Makes contact with the second ends in the area of the side edges. Expediently, the second ends of the connection fingers of the leadframe pierce the insulation structure in the region of the side edges.

Vor der Montage des oberen Bauelements auf dem unteren Bauelement wird auf dem unteren Bauelement durch Löten, Leitkleben oder analoge Verfahren der Leiterrahmen aufgebracht, welcher über die Seitenkanten des unteren Bauelements hinausragt. Durch einen späteren Stanzvorgang, durch den die Anschlussfinger aus dem Leiterrahmen entfernt werden, kann festgelegt werden, wie weit die zweiten Enden der Anschlussfinger über den Rand des unteren Bauelements hinausragen. Beim Aufbringen der Isolierschicht durchstößt der Leiterrahmen die Isolierschicht, wodurch die über die Isolierschicht hinausstehenden Abschnitte der zweiten Enden der Anschlussfinger bei der galvanischen Erstellung der Kontaktleiterbahnstruktur kontaktiert werden können. Die Kontaktleiterbahnstruktur kontaktiert nunmehr den Leiterrahmen.Before mounting the upper component on the lower component, the lead frame is applied to the lower component by soldering, conductive bonding or analogous methods, which projects beyond the side edges of the lower component. By a subsequent punching operation by which the connection fingers are removed from the lead frame, it can be determined how far the second ends of the connection fingers protrude beyond the edge of the lower component. When the insulating layer is applied, the leadframe penetrates the insulating layer, as a result of which the sections of the second ends of the connecting fingers projecting beyond the insulating layer can be contacted during the galvanic creation of the contact conductor track structure. The contact trace pattern now contacts the lead frame.

Zur Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen dem unteren und dem oberen Bauelement kann optional ein Abstandshalter, beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff vorgesehen werden. Dieser kann beispielsweise durch einen Klebevorgang mit dem unteren und dem oberen Bauelement fixiert werden.To maintain a defined distance between the lower and the upper component can optionally be provided a spacer, for example of a metal or a plastic. This can be fixed for example by an adhesive process with the lower and the upper component.

Anstatt der Verwendung eines Leiterrahmens kann das Umverdrahtungselement ein Spider mit einer strukturierten Isolationsschicht und einer darauf aufgebrachten strukturierten Metallschicht sein. Der Spider ist zweckmäßigerweise mit der strukturierten Isolationsschicht auf dem unteren Bauelement und dessen Seitenkanten aufgebracht, wobei eine elektrische Kontaktierung des Spiders im Bereich der Seitenkante des unteren Bauelements erfolgt. In einer Ausgestaltung dieser Variante enden erste Enden von Metallfingern der strukturierten Metallschicht im Bereich zwischen einer Aussparung der strukturierten Isolationsschicht und sind mit den Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements elektrisch leitend verbunden.Instead of using a leadframe, the redistribution element may be a spider having a patterned insulation layer and a patterned metal layer deposited thereon. The spider is expediently applied with the structured insulation layer on the lower component and its side edges, wherein an electrical contacting of the spider takes place in the region of the side edge of the lower component. In one embodiment of this variant, first ends of metal fingers of the structured metal layer end in the region between a recess of the structured insulation layer and are electrically conductively connected to the device contact surfaces of the lower component.

Der Spider wird, wie er beispielsweise in der sog. TAB-Technologie (TAB = Tabbed Automatic Bonding) verwendet wird, vor der Montage auf das untere Bauelement durch Löten oder Leitkleben aufgebracht, so dass dieser zunächst über die Seitenränder des unteren Bauelements hinausragt. Es genügt hierbei ein sog. einlagiger Spider, bei dem die freitragenden inneren Enden von Metallfingern mit den Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements verbunden werden. Die der Vorderseite des Bauelements zugewandte Rückseite der strukturierten Metallschicht ist durch die strukturierte Isolationsschicht, z. B. aus Polyimid, isoliert. Beim Aufbringen der Isolationsschicht der planaren Verbindungstechnologie auf den Bauelementstapel und den Träger wird der Spider derart verformt, dass dieser mit seiner Isolationsschicht an der Seitenkante des unteren Bauelements anliegt. Nach dem Aufbringen der Isolationsschicht können beispielsweise durch ein Laser ablationsverfahren die Öffnungen in die Isolationsschicht eingebracht werden, so dass die strukturierte Metallschicht freigelegt ist. Hierdurch kann ein elektrischer Kontakt mit der Kontaktleiterbahnstruktur, welche nachfolgend galvanisch erzeugt wird, hergestellt werden.The Spider is, as used for example in the so-called TAB technology (Tabbed Automatic TAB), applied before mounting on the lower component by soldering or conductive bonding, so that this initially protrudes beyond the side edges of the lower component. All it takes is a so-called single-layer spider, in which the self-supporting inner ends of metal fingers are connected to the component contact surfaces of the lower component. The rear side of the structured metal layer facing the front side of the component is protected by the structured insulation layer, for B. of polyimide, isolated. When applying the insulation layer of the planar connection technology on the component stack and the carrier of the spider is deformed such that it rests with its insulating layer on the side edge of the lower component. After the application of the insulation layer, the openings can be introduced into the insulation layer, for example by a laser ablation method, so that the structured metal layer is exposed. In this way, an electrical contact with the contact conductor track structure, which is subsequently produced galvanically, can be produced.

Auch bei dieser Variante kann zwischen dem oberen und dem unteren Bauelement zur Einhaltung eines definierten Abstandes ein Abstandshalter vorgesehen werden.Also in this variant, a spacer can be provided between the upper and the lower component to maintain a defined distance.

Eine weitere Variante der seitlichen Kontaktierung des unteren Bauelements sieht vor, dass die Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements bis an die Seitenkante des unteren Bauelements ragen und eine im Bereich der Seitenkante kontaktierbare Fläche aufweisen. Die Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements können beispielsweise während der Fertigung im Wafer in dessen Sägespur verlängert vorgesehen sein, so dass diese beim Vereinzeln der Bauelemente aus dem Wafer angeschnitten werden. Nach der gestapelten Montage einer Mehrzahl an Bauelementen und dem Laminieren der Isolationsschicht kann die Stirnseite der Bauelementkontaktflächen des unteren Bauelements beispielsweise durch Laserablation zugänglich gemacht werden. Die strukturierte Kontaktleiterbahnstruktur kontaktiert dann direkt die Stirnseite dieser verlängerten Bauelementkontaktflächen.A further variant of the lateral contacting of the lower component provides that the component contact surfaces of the lower component protrude to the side edge of the lower component and one in the region of the side edge have contactable surface. The component contact surfaces of the lower component can be provided, for example, extended during the production in the wafer in the saw track, so that they are cut when separating the components of the wafer. After the stacked mounting of a plurality of components and the lamination of the insulating layer, the front side of the component contact surfaces of the lower component can be made accessible, for example by laser ablation. The structured contact trace pattern then directly contacts the end face of these extended contact pads.

Im Falle einer seitlichen Kontaktierung des unteren Bauelements ist es zweckmäßig, wenn die Bauelemente des Bauelementstapels in etwa gleich groß sind, da hierdurch die Herstellung eines elektrischen Kontakts vereinfacht ist.In the case of a lateral contacting of the lower component, it is expedient if the components of the component stack are approximately the same size, since this simplifies the production of an electrical contact.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, in den Bauelementstapel zumindest eine Wärmesenke zu integrieren. Die zumindest eine Wärmesenke kann eine elektrische Funktion aufweisen. Hierdurch kann eine hohe Zuverlässigkeit durch ein optimiertes thermomechanisches Verhalten erzielt werden. Die verbesserte Kühlung kann beispielsweise durch das Vorsehen von Metallstrukturen auf der Isolationsschicht der planaren Verbindungstechnologie realisiert werden. Es ist ebenso eine direkte Kühlung, durch einen mitstrukturierten Kühlkörper auf einer Vorderseite eines der Bauelemente denkbar. Es können Wärmesenken, z. B. Bauelemente aus Kupfer, analog zu den Bauelementen des Bauelementsstapels in diesen integriert werden, die ausschließlich als Wärmesenke dienen und so zur Kühlung beitragen.In a further embodiment, it may be provided to integrate at least one heat sink into the component stack. The at least one heat sink may have an electrical function. This allows a high reliability can be achieved by an optimized thermo-mechanical behavior. The improved cooling can be realized, for example, by the provision of metal structures on the insulating layer of the planar connection technology. It is also a direct cooling, conceivable by a mitstrukturierten heat sink on a front of one of the components. It can heat sinks, z. As components made of copper, analogous to the components of the component stack are integrated into these, which serve exclusively as a heat sink and thus contribute to the cooling.

Ebenso ist in einer Variante zumindest eine dem ESD-Schutz dienende elektrisch leitende Schicht vorgesehen, welche durch zusätzliche Metallflächen oder entsprechende Ankontaktierungen bereitgestellt werden kann.Likewise, in one variant, at least one electrically conductive layer serving for ESD protection is provided, which can be provided by additional metal surfaces or corresponding contact connections.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail below with reference to the figures. Show it:

1 eine Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines elektronischen Moduls, 1 a cross-sectional view of a first embodiment of an electronic module,

2 eine Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektronischen Moduls, 2 a cross-sectional view of a second embodiment of the electronic module according to the invention,

3 eine Querschnittsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des elektronischen Moduls, 3 a cross-sectional view of a third embodiment of the electronic module,

4 eine Querschnittsdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des elektronischen Moduls, und 4 a cross-sectional view of a fourth embodiment of the electronic module, and

5 eine Querschnittsdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels des elektronischen Moduls. 5 a cross-sectional view of a fifth embodiment of the electronic module.

1 zeigt in einer Querschnittsdarstellung ein elektronisches Modul 1, bei dem auf einer Bauelementaufnahmefläche 31 eines Trägers 30 ein Bauelementstapel 33 aufgebracht ist. Der Bauelementstapel 33 umfasst beispielhaft zwei übereinander angeordnete Bauelemente 10, 20. Das untere der beiden Bauelemente 10 ist mit seiner Rückseite 14 dem Träger 30 zugewandt und mit diesem über eine Klebeschicht 52 mechanisch verbunden. Auf seiner Vorderseite 11 weist das untere Bauelement 10 in der Querschnittsdarstellung beispielhaft zwei Bauelementkontaktflächen 12 auf, welche nahe einer Seitenkante 13 angeordnet sind. Das obere Bauelement 20 weist im Vergleich zu dem unteren Bauelement 10 eine kleinere Grundfläche auf und ist mit seiner Rückseite 24 über einen Kleber 53 mit der Vorderseite 11 des unteren Bauelements 10 verbunden. Dabei ist das obere Bauelement 20 derart auf dem unteren Bauelement 10 angeordnet, dass die Bauelementkontaktflächen 12 des unteren Bauelements 10 nicht von dem oberen Bauelement 20 bedeckt werden. Das obere Bauelement 20 weist ebenfalls auf seiner Vorderseite 21 Bauelementkontaktflächen 22 auf, wobei lediglich beispielhaft zwei dargestellt sind. 1 shows in a cross-sectional view of an electronic module 1 in which on a component receiving surface 31 a carrier 30 a component stack 33 is applied. The component stack 33 for example, comprises two superimposed components 10 . 20 , The lower of the two components 10 is with his back 14 the carrier 30 facing and with this over an adhesive layer 52 mechanically connected. On his front 11 has the lower component 10 in the cross-sectional representation by way of example two component contact surfaces 12 on which is near a side edge 13 are arranged. The upper component 20 points in comparison to the lower component 10 a smaller footprint and is with its back 24 over a glue 53 with the front 11 of the lower component 10 connected. Here is the upper component 20 such on the lower component 10 arranged that the component contact surfaces 12 of the lower component 10 not from the upper component 20 to be covered. The upper component 20 also points to its front 21 Component contact surfaces 22 2, only two being shown by way of example.

Bei den Bauelementen 10, 20 kann es sich beispielsweise um Halbleiterchips handeln, welche in bekannter Weise in einem Wafer hergestellt sind.With the components 10 . 20 they may be, for example, semiconductor chips, which are produced in a known manner in a wafer.

Sämtliche der elektrisch zu kontaktierenden Bauelementkontaktflächen 12, 22 der Bauelemente 10, 20 des Bauelementstapels 33 sind im Ausführungsbeispiel der 1 von dem Träger 30 abgewandt und von ihrer Vorderseite 11, 21 her zugänglich. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Bauelementkontaktflächen 12 bzw. 22 eines Bauelementes 10 bzw. 20 und/oder zwischen den Bauelementkontaktflächen 12, 22 der Bauelemente 10, 20 und/oder zwischen jeweiligen Bauelementkontaktflächen 12, 22 und einer Kontaktfläche 32 des Trägers 30 eine planare Verbindungstechnologie, wie z. B. die unter dem Namen SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology) bekannte Umverdrahtungstechnik, zu verwenden.All of the device contact surfaces to be contacted electrically 12 . 22 of the components 10 . 20 of the component stack 33 are in the embodiment of 1 from the carrier 30 turned away and from its front 11 . 21 accessible. This results in the possibility of establishing an electrical connection between the component contact surfaces 12 respectively. 22 a component 10 respectively. 20 and / or between the component contact surfaces 12 . 22 of the components 10 . 20 and / or between respective component contact surfaces 12 . 22 and a contact surface 32 of the carrier 30 a planar interconnect technology, such as As the known under the name SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology) rewiring technology to use.

Hierzu wird eine Isolationsschicht 34 über den auf dem Träger 30 aufgebrachten Bauelementstapel 33 aufgebracht, z. B. laminiert. Im Bereich der Bauelementkontaktflächen 12 und 22 sowie der Kontaktflächen 32 des Trägers 30 werden Aussparungen 35, 37 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Laserablation erfolgen. Anschließend wird eine strukturierte Metallisierung, die Kontaktleiterbahnstruktur 38, aufgebracht, welche die Bauelementkontaktflächen 12, 22 miteinander und/oder mit der Bauelementkontaktfläche 32 des Trägers verbindet. Die Kontaktleiterbahnstruktur 38 kann z. B. durch eine gesputterte Startschicht, eine dreidimensionale Fotolithographie und eine semi-additive galvanische Abscheidung erzeugt werden.For this purpose, an insulation layer 34 about the one on the carrier 30 applied component stack 33 applied, z. B. laminated. In the area of component contact surfaces 12 and 22 as well as the contact surfaces 32 of the carrier 30 become recesses 35 . 37 brought in. This can be, for example done by laser ablation. Subsequently, a structured metallization, the Kontaktleiterbahnstruktur 38 , applied, which the component contact surfaces 12 . 22 with each other and / or with the device contact surface 32 the carrier connects. The contact trace structure 38 can z. Example by a sputtered starting layer, a three-dimensional photolithography and a semi-additive electrodeposition can be generated.

Die Kontaktleiterbahnstruktur 38 kann in einer Ausgestaltung auch mehrlagig ausgebildet sein. Hierzu wird die Metallisierung der Kontaktleiterbahnstruktur 38 durch eine weitere Schicht isoliert, die Kontaktleiterbahnstruktur im Bereich auszubildender Kontaktflächen geöffnet und eine zweite strukturierte Metallisierung zur Ausbildung einer weiteren Kontaktleiterbahnstruktur aufgebracht.The contact trace structure 38 can also be designed in several layers in one embodiment. For this purpose, the metallization of the Kontaktleiterbahnstruktur 38 insulated by a further layer, the contact conductor track structure is opened in the region of contact surfaces to be formed, and a second structured metallization is applied to form a further contact conductor track structure.

Im Ausführungsbeispiel sind die in der Figur rechts angeordneten Bauelementkontaktflächen 12, 22 miteinander und mit der Kontaktfläche 32 des Trägers 30 elektrisch verbunden. Demgegenüber weisen die links in der Figur angeordneten Bauelementkontaktflächen 12, 22 in der Querschnittsdarstellung keinen elektrischen Kontakt zueinander auf.In the exemplary embodiment, the component contact surfaces arranged in the figure on the right are 12 . 22 with each other and with the contact surface 32 of the carrier 30 electrically connected. In contrast, the arranged on the left in the figure component contact surfaces 12 . 22 in the cross-sectional view no electrical contact with each other.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Moduls, bei dem der Bauelementstapel 33 wiederum zwei Bauelemente 10, 20 umfasst, welche übereinander angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauelemente 10, 20 in etwa gleich groß ausgebildet. Das untere Bauelement 10 ist mit seiner Vorderseite 11 dem Träger 30 zugewandt. Die elektrische Kontaktierung der Bauelementkontaktflächen 12 erfolgt unter Verwendung von Kontaktbällen 51 (sog. Lotballs). Alternativ können auch sog. Stud Bumps oder leitfähiger Klebstoff verwendet werden. Diese Art der Kontaktierung wird auch als Flipchip-Kontaktierung bezeichnet. In der Regel wird der zwischen dem unteren Bauelement 10 und dem Träger 30 entstehende Spalt durch einen sog. Underfill ausgefüllt (nicht dargestellt). 2 shows a second embodiment of an electronic module according to the invention, in which the component stack 33 again two components 10 . 20 includes, which are arranged one above the other. In this embodiment, the components 10 . 20 formed in about the same size. The lower component 10 is with his front 11 the carrier 30 facing. The electrical contacting of the device contact surfaces 12 is done using contact balls 51 (so-called Lotballs). Alternatively, so-called stud bumps or conductive adhesive can be used. This type of contacting is also referred to as flip-chip contacting. In general, the between the lower component 10 and the carrier 30 resulting gap filled by a so-called. Underfill (not shown).

Das obere Bauelement 20 ist mit seiner Rückseite 24 über einen Kleber 53 mit der Rückseite 14 des unteren Bauelements 10 verbunden. Dies bedeutet, dass die Bauelementkontaktflächen 22 des oberen Bauelements 20 von dem Träger abgewandt sind. Hierdurch können die Bauelementkontaktflächen 22 des oberen Bauelements in der oben beschriebenen Weise durch die Planare Verbindungstechnologie kontaktiert werden. Zu diesem Zweck ist wiederum die Isolationsschicht 34 über dem auf dem Träger 30 aufgebrachten Bauelementstapel 33 vorgesehen. Hierbei sind neben der Vorderseite 21 des oberen Bauelements 20 und dem Träger 30 auch die Seitenkanten des Bauelementstapels 33 von der Isolationsschicht bedeckt. Das Aufbringen der Kontaktleiterbahnstruktur 38 erfolgt ebenfalls in der oben beschriebenen Weise. Die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Bauelementkontaktflächen 22 des oberen Bauelements 20 und den Bauelementkontaktflächen 12 des unteren Bauelements 10 erfolgt in dieser Ausgestaltung über die Kontaktleiterbahnstruktur 38 und eine in der Figur nicht dargestellte strukturierte Metallisierung auf oder in dem Träger 30.The upper component 20 is with his back 24 over a glue 53 with the back 14 of the lower component 10 connected. This means that the device contact surfaces 22 of the upper component 20 facing away from the carrier. This allows the device contact surfaces 22 of the upper device in the manner described above are contacted by the planar connection technology. For this purpose, in turn, the insulation layer 34 above that on the carrier 30 applied component stack 33 intended. Here are next to the front 21 of the upper component 20 and the carrier 30 also the side edges of the component stack 33 covered by the insulation layer. The application of the contact conductor track structure 38 also takes place in the manner described above. The production of an electrical connection between the component contact surfaces 22 of the upper component 20 and the device contact pads 12 of the lower component 10 takes place in this embodiment via the contact conductor track structure 38 and a structured metallization not shown in the figure on or in the carrier 30 ,

Die 3 bis 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele, bei denen die Bauelemente des Bauelementstapels 33 jeweils mit ihrer Vorderseite 11, 21 von dem Träger 30 abgewandt sind. Den Ausführungsbeispielen gemeinsam ist der Umstand, dass die elektrische Kontaktierung des unteren Bauelements 10 jeweils von der Seite des Bauelementstapels 31 her erfolgt, wobei jeweils die planare Verbindungstechnologie zur Herstellung sämtlicher Kontaktmöglichkeiten genutzt ist.The 3 to 5 show further embodiments in which the components of the component stack 33 each with their front 11 . 21 from the carrier 30 are averted. Common to the exemplary embodiments is the fact that the electrical contacting of the lower component 10 each from the side of the component stack 31 forth, in each case the planar connection technology is used for the production of all contact options.

Um die Kontaktierung im Bereich einer Seitenkante des Bauelementstapels 33 zu ermöglichen, ist in dem dritten Ausführungsbeispiel in 3 zwischen dem oberen Bauelement 20 und dem unteren Bauelement 10 als Umverdrahtungselement 40 ein Leiterrahmen 41 vorgesehen. In der Querschnittsdarstellung der 3 sind hierbei zwei Anschlussfinger 44 des Leiterrahmens 41 dargestellt. Ein jeweils erstes Ende 45 der Anschlussfinger 44 ist mit den Bauelementkontaktflächen 12 des unteren Bauelements 10 elektrisch verbunden. Ein jeweils zweites Ende 46 der Anschlussfinger 44 ragt über die jeweiligen Ränder des oberen und unteren Bauelements 10, 20 hinaus. Dies führt beim Aufbringen der Isolationsschicht 34 dazu, dass die über die Ränder der Bauelemente 10, 20 hinausragenden zweiten Enden der Anschlussfinger 44 die Isolierschicht 34 durchbrechen. Ein jeweiliger Durchbruch in der Isolationsschicht 34 ist mit dem Bezugszeichen 43 gekennzeichnet. Beim Aufbringen der Kontaktleiterbahnstruktur 38 auf die Isolationsschicht 34 werden neben den Bauelementkontaktflächen 22 des zweiten Bauelements 20 und der Kontaktflächen 32 des Trägers 30 auch die zweiten Enden 46 der Anschlussfinger 44 kontaktiert.To the contacting in the region of a side edge of the component stack 33 in the third embodiment in FIG 3 between the upper component 20 and the lower component 10 as a rewiring element 40 a ladder frame 41 intended. In the cross-sectional representation of 3 Here are two connecting fingers 44 of the ladder frame 41 shown. One each first end 45 the connecting finger 44 is with the component contact surfaces 12 of the lower component 10 electrically connected. One second end each 46 the connecting finger 44 protrudes beyond the respective edges of the upper and lower component 10 . 20 out. This leads to the application of the insulation layer 34 to that over the edges of the components 10 . 20 protruding second ends of the connecting fingers 44 the insulating layer 34 break through. A respective breakthrough in the insulation layer 34 is with the reference numeral 43 characterized. When applying the contact conductor track structure 38 on the insulation layer 34 Be next to the component contact surfaces 22 of the second component 20 and the contact surfaces 32 of the carrier 30 also the second ends 46 the connecting finger 44 contacted.

Um einen definierten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Bauelement 10, 20 zu erzielen, kann zwischen diesen ein Abstandshalter 42, z. B. aus einem Metall oder Kunststoff, vorgesehen sein. Die mechanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauelement 10, 20 kann beispielsweise über einen Kleber erfolgen, welcher im Falle des Vorhandenseins des Abstandshalters 42 mit den jeweiligen Bauelementen 10, 20 verbunden wird.By a defined distance between the first and the second component 10 . 20 to achieve, between these a spacer 42 , z. B. of a metal or plastic, may be provided. The mechanical connection between the first and the second component 10 . 20 can be done for example via an adhesive, which in the case of the presence of the spacer 42 with the respective components 10 . 20 is connected.

In dem vierten Ausführungsbeispiel in 4 ist das Umverdrahtungselement durch einen Spider 47 gebildet. Der Spider 47 umfasst eine strukturierte Isolationsschicht 48 z. B. aus Polyimid, sowie eine darauf aufgebrachte strukturierte Metallschicht 49. Der Spider 47 wird zunächst auf die Vorderseite 11 des unteren Bauelements 10 aufgebracht, wobei die strukturierte Isolationsschicht 48 der Vorderseite 11 zugewandt ist. Hierbei werden die Bauelementkontaktflächen 12 des unteren Bauelements 10 nicht von der strukturierten Isolationsschicht 48 bedeckt, so dass erste Enden von Metallfingern 50 mit den Bauelementkontaktflächen 12 kontaktiert werden können. Nach der Herstellung der elektrischen Kontakte zwischen den Metallfingern 50 und den Bauelementkontaktflächen 12 wird das obere Bauelement 20 mit dem vorbereiteten Bauelement 10, z. B. durch einen Kleber, verbunden. Anschließend wird der Bauelementstapel 33 im Bereich der Bauelementaufnahmefläche 31 auf den Träger 30 aufgesetzt und mit diesem verbunden. Dies kann wiederum unter Verwendung eines Klebers 52 erfolgen. Beim Aufbringen der Isolierschicht 34 wird der über die Seitenränder des unteren Bauelements hinausstehende Spider derart verformt, dass die strukturierte Isolationsschicht 48 sich an die Seitenränder 13 des unteren Bauelements 10 anlegt. Hieraus ergibt sich, dass die mit der strukturierten Isolationsschicht 48 verbundene strukturierte Metallschicht 49 an die Isolationsschicht 34 angrenzt. Neben den Aussparungen 35 auf der Vorderseite 22 des oberen Bauelements 20 und den Aussparungen 37 auf dem Träger 30 werden zusätzlich Aussparungen 36 in die Isolationsschicht 34 an der Seitenkante des Bauelementstapels 33 bzw. des unteren Bauelements 10 eingebracht. Hierdurch wird die strukturierte Metallschicht 49 des Spiders 17 freigelegt und kann von der Kontaktleiterbahnstruktur 38 elektrisch kontaktiert werden.In the fourth embodiment in 4 is the rewiring element through a spider 47 educated. The spider 47 includes one structured insulation layer 48 z. B. of polyimide, as well as a patterned metal layer applied thereto 49 , The spider 47 is first on the front 11 of the lower component 10 applied, wherein the structured insulation layer 48 the front 11 is facing. This will be the device contact surfaces 12 of the lower component 10 not from the structured insulation layer 48 covered, leaving first ends of metal fingers 50 with the component contact surfaces 12 can be contacted. After making the electrical contacts between the metal fingers 50 and the device contact pads 12 becomes the upper component 20 with the prepared component 10 , z. B. by an adhesive connected. Subsequently, the component stack 33 in the area of the component receiving surface 31 on the carrier 30 put on and connected to this. This in turn can be done using an adhesive 52 respectively. When applying the insulating layer 34 the Spider projecting beyond the side edges of the lower component is deformed in such a way that the structured insulation layer 48 to the margins 13 of the lower component 10 invests. It follows that the with the structured insulation layer 48 connected structured metal layer 49 to the insulation layer 34 borders. Next to the recesses 35 on the front side 22 of the upper component 20 and the recesses 37 on the carrier 30 will be additional recesses 36 in the insulation layer 34 on the side edge of the component stack 33 or of the lower component 10 brought in. As a result, the structured metal layer 49 of the spider 17 uncovered and may be from the contact trace structure 38 be contacted electrically.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann zwischen dem unteren und dem oberen Bauelement 10, 20 wiederum ein Abstandshalter (nicht dargestellt) eingebracht sein.Also in this embodiment, between the lower and the upper component 10 . 20 again a spacer (not shown) may be introduced.

In dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß 5 kann auf ein Umverdrahtungselement zwischen dem unteren und dem oberen Bauelement 10, 20 verzichtet werden. Die seitliche Kontaktierung wird dadurch möglich, dass die Bauelementkontaktflächen 12 des unteren Bauelements 10 bis an dessen Seitenkanten 13 ragen. Realisiert werden kann dies dadurch, dass die Bauelementkontaktflächen 12 auf Waferebene in eine Sägespur verlängert sind, so dass diese beim Vereinzeln angeschnitten werden. Nach der gestapelten Montage des unteren und des oberen Bauelements 10, 20 und dem Aufbringen der Isolationsschicht 34 können die Stirnseiten der Bauelementkontaktflächen 12 durch das Einbringen der Aussparungen 36 im Bereich der Seitenkante 13 des Bauelements 10 zugänglich gemacht werden. Die Kontaktleiterbahnstruktur 38 kontaktiert dann direkt die Stirnseite der verlängerten Bauelementkontaktflächen 12.In the fifth embodiment according to 5 may be on a rewiring element between the lower and the upper component 10 . 20 be waived. The lateral contacting is made possible by the fact that the device contact surfaces 12 of the lower component 10 to the side edges 13 protrude. This can be realized by the fact that the device contact surfaces 12 extended at the wafer level in a sawing track, so that they are cut when singulating. After the stacked mounting of the lower and the upper component 10 . 20 and applying the insulation layer 34 can the end faces of the component contact surfaces 12 by introducing the recesses 36 in the area of the side edge 13 of the component 10 be made accessible. The contact trace structure 38 then contacts directly the end face of the extended component contact surfaces 12 ,

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Rückseite 24 des oberen Bauelements 20 unmittelbar, z. B. durch einen Kleber 53 mit der Vorderseite 11 des unteren Bauelements 10 verbunden werden. Das untere Bauelement 10 ist mit seiner Rückseite 14 über einen Kleber 52 im Bereich der Bauelementaufnahmefläche 33 mit dem Träger 30 verbunden.In this embodiment, the back 24 of the upper component 20 directly, for. B. by an adhesive 53 with the front 11 of the lower component 10 get connected. The lower component 10 is with his back 14 over a glue 52 in the area of the component receiving surface 33 with the carrier 30 connected.

Die Vorteile dieser beschriebenen elektronischen Module sind einer hoher Miniaturisierungsgrad durch das Übereinanderordnen mehrerer Bauelemente und deren platzsparende elektrische Kontaktierung mittels planarer Verbindungstechnologie. Es können unterschiedliche Bauelemente mit unterschiedlichen Pad-Metallisierungen verwendet werden. Es besteht eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Größen und Dicken der zu verarbeitenden Bauelemente.The advantages of these described electronic modules are a high degree of miniaturization due to the stacking of several components and their space-saving electrical contacting by means of planar connection technology. Different components with different pad metallizations can be used. There is a high degree of flexibility with regard to the sizes and thicknesses of the components to be processed.

Die seitliche Kontaktierung im Bereich der Bauelementkanten ermöglicht eine eng anliegenden und eventuell mehrlagige Kontaktierebene mit hoher Verdrahtungsdichte.The lateral contacting in the region of the component edges enables a tight-fitting and possibly multilayer contacting plane with high wiring density.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Modul weist eine hohe Zuverlässigkeit durch ein gutes thermomechanisches Verhalten auf. Durch zusätzliche Metallstrukturen der Kontaktleiterbahnstruktur auf der Isolierschicht kann eine verbesserte Kühlung erzielt werden. Die Kühlung kann auch direkt durch das Einbringen von mitstrukturierten Kühlkörpern auf einer jeweiligen Bauelementvorderseite erfolgen.An inventive electronic module has a high reliability by a good thermo-mechanical behavior. By additional metal structures of the contact conductor track structure on the insulating layer improved cooling can be achieved. The cooling can also be done directly by introducing mitstrukturierten heat sinks on a respective component front side.

Es besteht ferner die Möglichkeit, Wärmesenken in dem Bauelementstapel zu integrieren. Die Integration kann analog zu den Bauelementen erfolgen. Die Wärmesenken können ausschließlich als Wärmesenke dienen und so zur Kühlung beitragen.There is also the possibility of integrating heat sinks in the component stack. The integration can be carried out analogously to the components. The heat sinks can only serve as a heat sink and thus contribute to cooling.

Durch das Vorsehen zusätzlicher Metallflächen oder entsprechender Ankontaktierungen, welche bei der Erstellung der Kontaktleiterbahnstruktur auf einfache Weise vorgesehen werden können, kann ein ESD-Schutz bereitgestellt werden.By providing additional metal surfaces or corresponding Ankontaktierungen, which can be provided in the creation of the Kontaktleiterbahnstruktur in a simple manner, an ESD protection can be provided.

Die elektronischen Module sind quasi-hermetisch durch große Metallflächen und/oder einen mehrlagigen Aufbau verschlossen. Der hermetische Verschluss kann auch durch Aufbringung einer Isolierschicht, z. B. eine Abdeckfolie mit ganzflächiger Metallisierung, und deren Anbindung an den beispielsweise aus Keramik bestehenden Träger erfolgen.The electronic modules are quasi-hermetically sealed by large metal surfaces and / or a multilayer structure. The hermetic seal can also by applying an insulating layer, for. As a cover with full-surface metallization, and their connection to the existing example of ceramic carrier done.

Aufgrund der Durchführung von Parallelprozessen lässt sich das elektronische Modul kostengünstig herstellen. Im Gegensatz zur Verwendung von Leiterbrücken ist kein Globtop zu deren Abdeckung erforderlich.Due to the implementation of parallel processes, the electronic module can be produced inexpensively. In contrast to the use of ladder bridges, no globtop is required to cover them.

Zudem besteht die Möglichkeit, auf der Isolierschicht Widerstände, Spulen oder Kondensatoren auszubilden, wodurch passive Bauelemente in das elektronische Modul integriert werden können.In addition, it is possible to form on the insulating layer resistors, coils or capacitors, whereby passive components can be integrated into the electronic module.

Als Bauelemente kommen insbesondere Halbleiterchips (sowohl Speicher- als auch Logikchips) in Betracht. Die Bauelemente können ferner Leistungshalbleiterchips, Einzelhalbleiter, z. B. Dioden oder Transistoren, Sensoren, Aktoren, passive Bauelemente (wie z. B. Widerstände, Kapazitäten oder Induktivitäten), LED-Chips und beliebige Kombinationen dieser Bauelemente sein.In particular, semiconductor chips (both memory chips and logic chips) come into consideration as components. The components may further comprise power semiconductor chips, single semiconductors, e.g. As diodes or transistors, sensors, actuators, passive components (such as resistors, capacitors or inductors), LED chips and any combination of these components.

Der beschriebene Prozessablauf ermöglicht die parallele Fertigung mehrerer aufeinander gestapelter Bauelemente eines Moduls, wobei diese in einem Nutzen gefertigt werden können.The described process sequence allows the parallel production of several stacked components of a module, which can be made in one use.

Claims (7)

Elektronisches Modul mit – einem Träger (30), der auf einer ersten Hauptseite eine Bauelementaufnahmefläche (31) und zumindest eine Kontaktfläche (32) aufweist; – einem Bauelementstapel (33), der auf der Bauelementaufnahmefläche des Trägers (30) angeordnet ist, wobei der Bauelementstapel (33) zumindest zwei übereinander angeordnete Bauelemente umfasst, von denen jedes auf einer jeweiligen dem Träger jeweils abgewandten Seite Vorderseite zumindest eine Bauelementkontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung aufweist; – einer Isolationsstruktur (34), welche flächig auf der ersten Hauptseite des mit dem Bauelementstapel (33) bestückten Trägers (30) angeordnet ist und im Bereich der zumindest einen Bauelementkontaktfläche (12, 22) zumindest eines der Bauelemente (10, 20) des Bauelementstapels (33) und der zumindest einen Kontaktfläche (32) des Trägers (30) jeweils eine Aussparung (35, 36, 37) aufweist; – einer auf der Isolationsstruktur (34) angeordneten Kontaktleiterbahnstruktur (38), welche – die zumindest eine Bauelementkontaktfläche (12, 22) mit der zumindest einen Kontaktfläche (32) und/oder – mehrere der Kontaktflächen (32) miteinander und/oder – mehrere der Bauelementkontaktflächen (12, 22) eines der Bauelemente (10, 20) miteinander und/oder – mehrere der Bauelementkontaktflächen (12, 22) der zumindest zwei Bauelemente (10, 20) miteinander elektrisch verbindet, wobei – die Isolationsstruktur von einer Kunststofffolie gebildet ist und – bei dem das unterste, mit dem Träger (30) verbundene Bauelement (10) des Bauelementstapels (33) mit seinen Bauelementkontaktflächen (12) der ersten Hauptseite des Trägers (30) zugewandt angeordnet ist, wobei die Bauelementkontaktflächen (12) des untersten Bauelements Flip-Chip mit korrespondierenden Kontaktflächen (32) des Trägers (30) im Bereich der Bauelementaufnahmefläche kontaktiert sind.Electronic module with - a carrier ( 30 ) having on a first main side a component receiving surface ( 31 ) and at least one contact surface ( 32 ) having; A component stack ( 33 ) located on the component receiving surface of the carrier ( 30 ), wherein the component stack ( 33 ) comprises at least two superimposed components, each of which has on a respective side facing away from the carrier front side at least one component contact surface for electrical contacting; - an isolation structure ( 34 ), which flat on the first main side of the with the component stack ( 33 ) equipped carrier ( 30 ) is arranged and in the region of the at least one component contact surface ( 12 . 22 ) at least one of the components ( 10 . 20 ) of the component stack ( 33 ) and the at least one contact surface ( 32 ) of the carrier ( 30 ) each have a recess ( 35 . 36 . 37 ) having; - one on the insulation structure ( 34 ) arranged conductor track structure ( 38 ), which - the at least one component contact surface ( 12 . 22 ) with the at least one contact surface ( 32 ) and / or - several of the contact surfaces ( 32 ) with one another and / or - several of the component contact surfaces ( 12 . 22 ) one of the components ( 10 . 20 ) with one another and / or - several of the component contact surfaces ( 12 . 22 ) of the at least two components ( 10 . 20 ) electrically connected to each other, wherein - the insulation structure is formed by a plastic film and - in which the lowest, with the carrier ( 30 ) connected component ( 10 ) of the component stack ( 33 ) with its component contact surfaces ( 12 ) of the first main page of the carrier ( 30 ) is arranged, wherein the device contact surfaces ( 12 ) of the lowermost component flip chip with corresponding contact surfaces ( 32 ) of the carrier ( 30 ) are contacted in the area of the component receiving surface. Modul nach Anspruch 1, bei dem die Seitenkanten des Bauelementstapels (33) mit der Isolationsstruktur (34) versehen sind.Module according to Claim 1, in which the side edges of the component stack ( 33 ) with the isolation structure ( 34 ) are provided. Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das oberste Bauelement (20) des Bauelementstapels (33) mit seinen Bauelement kontaktflächen (22) von der ersten Hauptseite des Trägers (30) abgewandt angeordnet ist.Module according to Claim 1 or 2, in which the uppermost component ( 20 ) of the component stack ( 33 ) with its component contact surfaces ( 22 ) from the first main page of the carrier ( 30 ) is arranged facing away. Modul nach Anspruch 1 bis 3, bei dem das unterste Bauelement und das mit diesem verbundene Bauelement mit ihren Rückseiten lediglich mechanisch miteinander verbunden sind.Module according to Claims 1 to 3, in which the lowermost component and the component connected to it are only mechanically interconnected with their rear sides. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in den Bauelementstapel (33) zumindest eine Wärmesenke integriert ist.Module according to one of the preceding claims, in which in the component stack ( 33 ) at least one heat sink is integrated. Modul nach Anspruch 5, bei dem die zumindest eine Wärmesenke eine elektrische Funktion aufweist.Module according to claim 5, wherein the at least one heat sink has an electrical function. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in den Bauelementstapel (33) zumindest eine dem ESD-Schutz dienende elektrisch leitende Schicht vorgesehen ist.Module according to one of the preceding claims, in which in the component stack ( 33 ) at least one ESD protection serving electrically conductive layer is provided.
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