DE10033352B4 - Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe Download PDF

Info

Publication number
DE10033352B4
DE10033352B4 DE10033352A DE10033352A DE10033352B4 DE 10033352 B4 DE10033352 B4 DE 10033352B4 DE 10033352 A DE10033352 A DE 10033352A DE 10033352 A DE10033352 A DE 10033352A DE 10033352 B4 DE10033352 B4 DE 10033352B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
track
vias
solder
conductor track
carrier substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10033352A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10033352A1 (de
Inventor
Blagoj Spasevski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10033352A priority Critical patent/DE10033352B4/de
Publication of DE10033352A1 publication Critical patent/DE10033352A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10033352B4 publication Critical patent/DE10033352B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3415Surface mounted components on both sides of the substrate or combined with lead-in-hole components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0204Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate
    • H05K1/0206Cooling of mounted components using means for thermal conduction connection in the thickness direction of the substrate by printed thermal vias
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06Thermal details
    • H05K2201/066Heatsink mounted on the surface of the PCB
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09781Dummy conductors, i.e. not used for normal transport of current; Dummy electrodes of components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/099Coating over pads, e.g. solder resist partly over pads
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09818Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09909Special local insulating pattern, e.g. as dam around component
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/043Reflowing of solder coated conductors, not during connection of components, e.g. reflowing solder paste
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/14Related to the order of processing steps
    • H05K2203/1476Same or similar kind of process performed in phases, e.g. coarse patterning followed by fine patterning
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1563Reversing the PCB
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42Plated through-holes or plated via connections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, welche wenigstens ein mit einem elektronischen Bauelement (16) und wenigstens einem Kühlkörper (13) bestücktes Trägersubstrat (1) umfasst, das eine erste Leiterbahn (4) auf einer ersten Seite (2) des Trägersubstrats (1) und eine über thermische Durchkontaktierungen (8) mit der ersten Leiterbahn (4) verbundene zweite Leiterbahn (5) auf einer zweiten Seite (3) des Trägersubstrats (1) aufweist und die erste Leiterbahn (4) wenigstens einen für die Aufbringung einer ersten Lotschicht (12) vorgesehenen Bestückungsabschnitt (6) aufweist, der nicht mit Durchkontaktierungen (8) verbunden ist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Kühlkörper (13) oder das elektronische Bauelement (16) auf die nach oben gewandte erste Leiterbahn (4) des Trägersubstrats mittels einer ersten Lotschicht (12) in einer Reflow-Lötstation aufgelötet wird, indem wenigstens auf die erste Leiterbahn (4) eine Lotstopp-Barriere (10) aufgebracht wird, welche den wenigstens einen Bestückungsabschnitt (6) der ersten Leiterbahn (4) von dem restlichen mit den Durchkontaktierungen (8) versehen Bereich dieser...

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
  • Aus der EP 0 871 352 A1 ist eine elektronische Baugruppe bekannt, welche ein Trägersubstrat umfaßt, daß auf einer ersten Seite mit Leiterbahnen versehen ist, welche über thermische Durchkontaktierungen mit einer Leiterbahn auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des Trägersubstrats verbunden sind. Auf die Leiterbahnen der ersten Seite ist ein elektronisches Bauelement mit seinen Anschlüssen aufgelötet, auf die Leiterbahn auf der Unterseite ist ein Kühlkörper aufgelötet. Im Betrieb wird die von dem Bauelemente erzeugte Wärme über die Durchkontaktierungen auf die zweite Seite des Trägersubstrats abgeleitet und gelangt von dort auf den Kühlkörper.
  • Um den Herstellungsprozeß einer solchen Baugruppe möglichst preiswert zu gestalten, ist bekannt, die elektronischen Bauelemente und den Kühlkörper in Oberflächenmontage auf die Leiterplatte aufbringen und im Reflow-Lötverfahren mit der Leiterplatte zu verlöten. So ist zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung DE 199 10 500 ein Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte mit Bauelementen und Kühlkörpern beschrieben worden, bei dem eine mit Durchkontaktierungen versehene Leiterplatte auf Leiterbahnen der Oberseite mit je einer Lotschicht versehen wird. Anschließend werden elektronische Bauelemente auf die Lotpaste aufgesetzt und in einer Reflow-Lötstation mit den zugeordneten Leiterbahnen verlötet. Danach wird die Leiterplatte gewendet und mit nunmehr nach oben weisender Unterseite auf den dort vorhandenen und mit den Durchkontaktierungen verbundenen Leiterbahnen mit Lotpaste versehen, auf die Kühlkörperelemente bestückt werden. Die Kühlkörperelemente werden schließlich durch nochmaliges Reflow-Löten mit den Leiterbahnen auf der nach oben gewandten Unterseite der Leiterplatte verlötet.
  • Bei der Durchführung dieses Verfahrens tritt die Schwierigkeit auf, daß während des ersten Reflow-Lötverfahrens die Lotschicht auf der nach oben gewandten ersten Seite der Leiterplatte schmilzt und durch die Durchkontaktierungslöcher der Leiterplatte nach unten abfließen kann. Dabei kann das Lot bis zu der nach unten gewandten zweiten Seite der Leiterplatte vordringen und sich dort ablagern. Nach dem Erstarren des Lotes ist dann die Unterseite der Leiterplatte für die weitere Bestückung der Leiterplatte mit Kühlkörpern oder Bauelementen nicht mehr geeignet. Aus diesem Grund sind Versuche mit einer die Durchkontaktierungen auf der zweiten Seite abdeckenden Deckschicht durchgeführt worden. Die Deckschicht (peelable mask) wird noch vor dem ersten Reflowlötschritt auf die zweite Seite aufgebracht und verhindert, daß während des Reflow-Lötens der ersten Seite Lot durch die Durchkontaktierungen auf die zweite Seite der Leiterplatte gelangen kann. Anschließend muß jedoch die Deckschicht in aufwendiger Weise wieder entfernt werden, um die zweite Seite mit Lotpaste be drucken und mit Bauelementen oder Kühlkörpern bestücken zu können. Hierdurch werden nachteilig Herstellungsaufwand, -dauer und -kosten vergrößert.
  • Die DE 19736962 A1 E1 beschreibt die großflächige Beschichtung einer Unterseite eines Substrats mit einem Lötstopp-Lack. Es sind lediglich an den Stellen der bereits vorhandenen Leiterflächenstücke und der Anschlussflächen von SMD-Bauelementen Aussparungen mit Lötstopplack vorgesehen. In einem nachgeschalteten Prozess wird Lötpaste auf die Leiterflächenstücke und die Anschlussflächen der SMD-Bauteile aufgetragen. Der Lötstopplack verhindert, dass dabei Lot auf andere Schaltungsteile gelangt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, welche ein mit einem elektronischen Bauelement und einem Kühlkörper bestücktes Trägersubstrat umfaßt, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird vorteilhaft erreicht, daß während der Durchführung des ersten Reflow-Lötverfahrens kein geschmolzenes Lot von der nach oben gewandten ersten Seite in die Durchkontaktierungen eindringen kann und von dort auf die Leiterbahn der Unterseite gelangt. Dies wird vorteilhaft durch Auftragen einer Lotstopp-Barriere auf die erste Leiterbahn auf der ersten Seite der Leiterplatte erreicht, welche wenigstens einen nicht mit Durchkontaktierungen versehenen Bestückungsabschnitt dieser Leiterbahn von einem mit den Durchkontaktierungen versehen Bereich abgrenzt. Die erste Lotschicht wird nur auf den wenigstens einen Bestückungsabschnitt der ersten Leiterbahn aufgetragen. Anschließend wird ein elektronisches Bauelemente oder ein Kühlkörper auf die Lotschicht bestückt. Beim Aufschmelzen der Lotschicht während des ersten Reflow-Lötverfahrens verhindert die wie ein Damm wirkende Lotstopp-Barriere vorteilhaft, daß flüssiges Lot in die Durchkontaktierungen eindringen kann. Die Lotstopp-Barriere auf der ersten Leiterbahn muß nicht entfernt werden und verbleibt auf dem Trägersubstrat, wodurch ein Prozeßschritt eingespart werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Zuverlässigkeit der Wärmeableitung erhöht, der Herstellungsaufwand verringert und die Herstellungskosten gesenkt werden. Außerdem wird die Positionierung des elektronischen Bauelementes beziehungsweise des Kühlkörpers durch die Lotstopp-Barriere erleichtert, da dieser auf der geschmolzenen Lotschicht nicht wegschwimmen kann.
  • Vorteilhafte Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.
  • Vorteilhaft ist, wenn zusätzlich auf die zweite Leiterbahn eine zweite Lotstopp-Barriere aufgebracht wird, welche wenigstens einen Bestückungsabschnitt der zweiten Leiterbahn von dem restlichen mit Durchkontaktierungen versehen Bereich dieser Leiterbahn abgrenzt. Die zweite Lotschicht wird dann auf den Bestückungsabschnitt der ersten Leiterbahn aufgebracht. Die Funktion der zweiten Lotstopp-Barriere ist eine andere als die der erste Lotstopp-Barriere. Bei der Durchführung des zweiten Reflow-Lötverfahrens, bei dem ein elektronisches Bauelement beziehungsweise ein Kühlkörper auf die dann nach oben gewandte zweite Seite der Leiterplatte aufgelötet wird, ist es nicht mehr erforderlich, zu verhindern, daß Lot auf die nach unten gewandte erste Seite der Leiterplatte vordringt, da diese ja bereits fertig bestückt ist. Die Aufgabe der zweiten Lotstopp-Barriere besteht darin, zu verhindern, daß das elektronische Bauelement oder der Kühlkörper, je nachdem welches der beiden Bauteile im zweiten Reflow-Verfahren aufgelötet werden soll, während der Durchführung des zweiten Lötverfahrens auf der verflüssigten Lotschicht wegschwimmt und aus seiner vorgegebenen Position verlagert wird.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die zweite Leiterbahn wenigstens einen für die Aufbringung der zweiten Lotschicht vorgesehenen und mit den Durchkontaktierungen verbunden Bestückungsabschnitt aufweist, welcher über die Durchkontaktierungen mit dem nicht als Bestückungsabschnitt vorgesehenen Bereich der ersten Leiterbahn verbunden ist und daß die zweite Lotschicht auf den Bestückungsabschnitt der zweiten Leiterbahn aufgebracht wird. Auch in diesem Fall ist das möglicherweise durch die Durchkontaktierungen teilweise auf die nach unten gewandte erste Seite abfließende Lot unkritisch, da der Kühlkörper oder das Bauelement auf der ersten Seite bereits verlötet worden ist.
  • Eine verbesserter Wärmeübergang von dem elektronischen Bauelement auf den Kühlkörper wird dadurch erreicht, daß der Kühlkörper dem auf der anderen Seite des Trägersubstrats angeordneten elektronischen Bauelement mit kürzestem Abstand direkt gegenüberliegt.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, bei dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem ersten Verfahrensschritt auf den mit den Durchkontaktierungen verbundenen Bereich der zweiten Leiterbahn zusätzlich eine dritte Lotschicht aufzutragen, welche sich während des zweiten Reflow-Lötverfahrens verflüssigt und in die Durchkontaktierungen eindringt. Hierdurch wird die Wärmeableitungen über die Durchkontaktierungen verbessert. Das Eindringen des Lotes in die Durchkontaktierungen ist nun unproblematisch, da der erste Reflow-Lötschritt bereits durchgeführt wurde.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen
  • 1 bis 8 verschiedene Stadien eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und
  • 9 und 10 zwei Stadien eines zweites Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit der Bereitstellung einer Leiterplatte, wie sie in 1 dargestellt ist. Dargestellt ist ein Querschnitt durch eine Leiterplatte 1, welche als Trägersubstrat verwandt wird. Es ist aber auch möglich ein anderes Trägersubstrat, beispielsweise ein Keramiksubstrat zu verwenden. Auf einer ersten Seite 2 der Leiterplatte ist eine erste großflächige Leiterbahn 4 aus beispielsweise Kupfer in der üblichen Weise aufgebracht. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 3 ist eine zweite großflächige Kupferleiterbahn 5 aufgebracht. Weiterhin sind Durchkontaktierungen 8 vorgesehen, welche die erste Leiterbahn 4 mit der zweiten Leiterbahn 5 verbinden. Die Durchkontaktierungen 8 können hergestellt werden, indem zunächst Bohrungen in die Leiterplatte 1 und die Leiterbahnen 2, 3 eingebracht werden, deren Innenwandung anschließend chemisch oder galvanisch mit einer Metallisierung 9, beispielsweise einer Zinnschicht, überzogen werden. Es sind auch andere Verfahren zur Herstellung der Durchkontaktierungen möglich. Wichtig ist, daß die Durchkontaktierungen 8 die erste Leiterbahn 4 nicht überall, sondern nur in einem Teilbereich mit der Leiterbahn 5 verbinden und daß wenigstens ein Bestückungsabschnitt 6 der ersten Leiterbahn 4 nicht über Durchkontaktierungen und mit der zweiten Leiterbahn 5 verbunden ist. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird der wenigstens eine Bestückungsabschnitt 6 der ersten Leiterbahn durch den Zentralbereich der ersten Leiterbahn 4 gebildet, während zwei Außenbereiche über mehrere Reihen von Durchkontaktierungen 8 mit der zweiten Leiterbahn 5 verbunden sind. Die zweite Leiterbahn 5 weist ebenfalls einen nicht mit Durchkontaktierungen 8 versehenen Zentralbereich auf, welcher als Bestückungsabschnitt 7 vorgesehen ist.
  • Wie in 2 dargestellt ist, wird anschließend eine erste Lotstopp-Barriere 10 aus einem hitzebeständigen Lötstopplack auf die erste Leiterbahn 4 aufgebracht. Die Lotstopp-Barriere 10 kann wie eine Lötstoppmaske beispielsweise durch Siebdrucken aufgebracht werden. Wie in 2 zu erkennen ist, trennt die Lotstopp-Barriere 10 den wenigstens einen Bestückungsabschnitt 6 von dem mit den Durchkontaktierungen 8 versehenen Bereich der ersten Leiterbahn 4. Die Lotstopp-Barriere 10 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel zwei Wälle, welche sich über die gesamte Breite der ersten Leiterbahn erstrecken. Auf die zweite Leiterbahn 5 auf der gegenüberliegenden zweiten Seite 3 wird in gleicher Weise eine zweite Lotstopp-Barriere 11 aufgebracht, welche den zweiten Bestückungsabschnitt 7 von dem mit den Durchkontaktierungen versehenen Bereich der zweiten Leiterbahn trennt.
  • Wie in 3 dargestellt, wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine erste Lotschicht 12 zwischen den beiden die Lotstopp-Barriere 10 bildenden Wällen auf den Bestückungsabschnitt 6 der ersten Leiterbahn 4 aufgebracht. Die erste Lotschicht 12 schließt bündig mit der Lotstopp-Barriere 10 ab. Die Lotschicht kann beispielsweise im Siebdruckverfahren auf die Leiterplatte aufgetragen werden.
  • Wie in 4 dargestellt, wird schließlich ein Kühlkörper 13 mit einem SMD-Bestücker auf die erste Lotschicht 12 und die Lotstopp-Barriere 10 aufgesetzt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, zuerst den Kühlkörper 13 auf die erste Seite 2 der Leiterplatte aufzulöten und anschließend das elektronische Bauelement 16 auf die zweite Seite 3 der Leiterplatte aufzulöten. Natürlich ist es auch möglich, während des ersten Reflow-Lötverfahrens zuerst das elektronische Bauelement auf die erste Seite der Leiterplatte aufzulöten und im anschließenden zweiten Reflow-Lötverfahren den Kühlkörper auf die zweite Seite aufzulöten.
  • Die mit dem Kühlkörper 13 bestückte Leiterplatte 1 wird anschließend einer Reflow-Lötstation zugeführt, in welcher der Kühlkörper mit der ersten Leiterbahn 4 verlötet wird, wie dies in 5 dargestellt ist. Während des Reflow-Lötens wird die Lotschicht 12 aufgeschmolzen. Die Lotstopp-Barriere 10 verhindert dabei vorteilhaft, daß das geschmolzene Lot durch die Durchkontaktierungen 8 auf die zweite Leiterbahn 5 auf der nach unten gewandten zweiten Seite 3 der Leiterplatte abfließt. Außerdem wird verhindert, daß der Kühlkörper 13 auf der geschmolzenen Lotschicht seitlich wegschwimmt.
  • Nach der Durchführung des ersten Reflow-Lötverfahrens wird die Leiterplatte gewendet, so daß nun die zweite Seite 3 oben liegt, wie in 6 gezeigt ist. Auf die zweite Seite der Leiterplatte wird nun die zweite Lotschicht 15 zwischen den beiden Wällen der zweiten Lotstopp-Barriere 11 auf den Bestückungsabschnitt 7 der zweiten Leiterbahn 5 aufgedruckt. Zusätzlich kann eine dritte Lotschicht 14 jenseits der Grenzen der Lotstopp-Barriere 11 auf den mit den Durchkontaktierungen 8 versehenen Bereich der zweiten Leiterbahn 5 aufgebracht werden.
  • 7 zeigt die Bestückung des elektronischen Bauelementes 16, welches als SMD-Bauelement (Surface mounted device) auf die zweite Lotschicht 15 aufgesetzt wird. Die Unterseite des Bauelementes ist mit einer Metallisierung 17 versehen. Das elektronische Bauelement 16 kann beispielsweise ein Wärme erzeugender Leistungstransistor oder ein integrierter Schaltkeis sein. Die geometrischen Abmessungen des von der zweiten Lotstopp-Barriere 11 begrenzten Bestückungsabschnitts stimmen vorteilhaft mit der Flächenausdehnung des Bauelementes 16 überein.
  • Der über hinaus wird durch das Auffüllen der Durchkontaktierungen mit Lot vorteilhaft eine Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit der Durchkontaktierungen erreicht. Während der Durchführung des zweiten Reflow-Lötverfahrens können auch die nicht dargestellten Anschlußelemente des Bauelementes 16 mit weiteren nicht dargestellten Leiterbahnen auf der zweiten Seite 3 der Leiterplatte 1 verlötet werden. Durch Wahl des Schmelzpunktes der ersten Lotschicht 12 oder durch eine geeignete Haltevorrichtung kann verhindert werden, daß der Kühlkörper 13 während der Durchführung des zweiten Reflow-Lötverfahrens von der nach unten gewandten ersten Seite der Leiterplatte abfällt. Während der Abkühlung der Leiterplatte reduzieren die Lotstopp-Barrieren 10 und 11 das Risiko, daß durch das unterschiedliche Ausdehungsverhalten von Bauelement und Kühlkörper, Lotschichten und Leiterplattenmaterial Scherkräfte zu einer Ablösung des Bauelementes oder des Kühlkörpers von der Leiterplatte führen. Die schließlich herstellte elektronische Baugruppe des ersten Ausführungsbeispiels ist in 8 gezeigt. Wie zu erkennen ist verbleibt die Lotstopp-Barriere 10 und die Lotstopp-Barriere 11 auf dem Trägersubstrat und muß nicht entfernt werden.
  • In 9 und 10 sind zwei Verfahrensschritte eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäße Verfahren gezeigt. Der in 9 gezeigte Verfahrensschritt entspricht dabei dem in 4 für das erste Ausführungsbeispiel gezeigten Verfahrensschritt, der in 10 gezeigte Schritt entspricht dem Verfahrensschritt des ersten Ausführungsbeispiels aus 7.
  • Bei dem in 9 gezeigten Trägersubstrat 1 ist der zentrale Bereich der ersten Leiterbahn 4 auf der ersten Seite 2 der Leiterplatte 1 über Durchkontaktierungen 8 mit der zweiten Leiterbahn 5 auf der zweiten Seite 3 verbunden. Zwei Außenbereiche der ersten Leiterbahn 4 sind als Bestückungsabschnitte 6 vorgesehen und durch die Lotstopp-Barriere 10, welche wie der zwei Wälle umfaßt, die sich über die ganze Breite der ersten Leiterbahn 4 erstrecken, von dem mit den Durchkontaktierungen 8 versehenen Zentralbereich getrennt. Die Lotschicht 12 wird in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig auf die beiden Bestückungsabschnitte 6 aufgebracht. Nach dem Bestücken mit dem Kühlkörper 13 und dem Verlöten wird die Leiterplatte gewendet, wie in 10 dargestellt. Die zweite Leiterbahn 5 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel nur einen mit den Durchkontaktierungen 8 versehenen Bestückungsabschnitt für das elektronische Bauelement 16. Die Lotstopp-Barriere 11 wird nur auf die äußeren Ränder der zweiten Leiterbahn 5 aufgetragen. Anschließend wird die zweite Lotschicht 15 über den Durchkontaktierungen 8 auf die zweite Leiterbahn 5 aufgetragen und ein elektronisches Bauelemente 16 mit der metallisierten Unterseite 17 auf die Lotschicht 15 aufgebracht und im Reflow-Lötverfahren mit der zweiten Leiterbahn verlötet. Geschmolzenes Lot kann dabei durch die Durchkontaktierungen 8 auf die nach unten gewandte erste Seite 2 der Leiterbahn vordringen, wo der Kühlkörper bereits aufgelötet worden ist. 10 zeigt das schließlich fertig hergestellte zweite Ausführungsbeispiel der elektronischen Baugruppe.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe, welche wenigstens ein mit einem elektronischen Bauelement (16) und wenigstens einem Kühlkörper (13) bestücktes Trägersubstrat (1) umfasst, das eine erste Leiterbahn (4) auf einer ersten Seite (2) des Trägersubstrats (1) und eine über thermische Durchkontaktierungen (8) mit der ersten Leiterbahn (4) verbundene zweite Leiterbahn (5) auf einer zweiten Seite (3) des Trägersubstrats (1) aufweist und die erste Leiterbahn (4) wenigstens einen für die Aufbringung einer ersten Lotschicht (12) vorgesehenen Bestückungsabschnitt (6) aufweist, der nicht mit Durchkontaktierungen (8) verbunden ist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Kühlkörper (13) oder das elektronische Bauelement (16) auf die nach oben gewandte erste Leiterbahn (4) des Trägersubstrats mittels einer ersten Lotschicht (12) in einer Reflow-Lötstation aufgelötet wird, indem wenigstens auf die erste Leiterbahn (4) eine Lotstopp-Barriere (10) aufgebracht wird, welche den wenigstens einen Bestückungsabschnitt (6) der ersten Leiterbahn (4) von dem restlichen mit den Durchkontaktierungen (8) versehen Bereich dieser Leiterbahn abgrenzt, und die erste Lotschicht (12) auf den wenigstens einen Bestückungsabschnitt (6) der ersten Leiterbahn (4) aufgebracht wird, die Leiterplatte anschließend gewendet wird und in einem zweiten Verfahrensschritt das noch fehlende elektronische Bauelement (16) beziehungsweise der noch fehlende Kühlkörper (13) auf die nunmehr oben liegende zweite Leiterbahn (5) mittels einer zweiten Lotschicht (15) in einer Reflow-Lötstation aufgelötet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leiterbahn (5) wenigstens einen für die Aufbringung der zweiten Lotschicht (15) vorgesehenen Bestückungsabschnitt (7) aufweist, der nicht mit Durchkontaktierungen (8) verbunden ist, und dass zusätzlich auf die zweite Leiterbahn (5) eine Lotstopp-Barriere (11) aufgebracht wird, welche den Bestückungsabschnitt (7) der zweiten Leiterbahn (5) von dem restlichen mit den Durchkontaktierungen (8) versehen Bereich dieser Leiterbahn abgrenzt und daß die zweite Lotschicht (15) auf den Bestückungsabschnitt (7) der zweiten Leiterbahn (5) aufgebracht wird. (1 bis 8)
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leiterbahn (5) wenigstens einen für die Aufbringung der zweiten Lotschicht (15) vorgesehenen und mit den Durchkontaktierungen (8) verbunden Bestückungsabschnitt (7) aufweist, welcher über die Durchkontaktierungen (8) mit dem nicht als Bestückungsabschnitt vorgesehenen Bereich der ersten Leiterbahn (4) verbunden ist und dass die zweite Lotschicht (15) auf den Bestückungsabschnitt (7) der zweiten Leiterbahn (5) aufgebracht wird. (9 und 10)
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (13) dem auf der anderen Seite des Trägersubstrats (1) angeordneten elektronischen Bauelement (16) mit kürzestem Abstand direkt gegenüberliegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Verfahrensschritt auf den mit den Durchkontaktierungen (8) verbundenen Bereich der zweiten Leiterbahn (5) zusätzlich eine dritte Lotschicht (14) aufgebracht wird, welche sich während des zweiten Reflow-Lötverfahrens verflüssigt und in die Durchkontaktierungen eindringt. (6)
  6. Elektronische Baugruppe, welche wenigstens ein mit einem elektronischen Bauelement (16) und wenigstens einem Kühlkörper (13) bestücktes Trägersubstrat (1) umfasst, das eine erste Leiterbahn (4) auf einer ersten Seite (2) des Trägersubstrats (1) und eine über thermische Durchkontaktierungen (8) mit der ersten Leiterbahn (4) verbundene zweite Leiterbahn (5) auf einer zweiten Seite (3) des Trägersubstrats (1) aufweist, wobei der Kühlkörper (13) oder das elektronische Bauelement (16) auf die erste Leiterbahn (4) des Trägersubstrats mittels einer ersten Lotschicht (12) aufgelötet ist, und das elektronische Bauelement (16) beziehungsweise der Kühlkörper (13) auf die zweite Leiterbahn (5) mittels einer zweiten Lotschicht (15) aufgelötet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterbahn (4) wenigstens einen für die Aufbringung der ersten Lotschicht (12) vorgesehenen Bestückungsabschnitt (6) aufweist, der nicht mit Durchkontaktierungen (8) verbunden ist, dass wenigstens auf die erste Leiterbahn (4) eine Lotstopp-Barriere (10) aufgebracht ist, welche den wenigstens einen Bestückungsabschnitt (6) der ersten Leiterbahn (4) von dem restlichen mit den Durchkontaktierungen (8) versehen Bereich dieser Leiterbahn abgrenzt, und dass die erste Lotschicht (12) auf den wenigstens einen Bestückungsabschnitt (6) der ersten Leiterbahn (4) aufgebracht ist.
DE10033352A 2000-07-08 2000-07-08 Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe Expired - Lifetime DE10033352B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10033352A DE10033352B4 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10033352A DE10033352B4 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10033352A1 DE10033352A1 (de) 2002-01-17
DE10033352B4 true DE10033352B4 (de) 2010-08-19

Family

ID=7648324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10033352A Expired - Lifetime DE10033352B4 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10033352B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022206300A1 (de) 2022-06-23 2023-07-06 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung, Verfahren zum Montieren einer elektronischen Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden einer elektronischen Vorrichtung mit einer Leiterplatte

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210041B4 (de) * 2002-03-07 2009-04-16 Continental Automotive Gmbh Wärmeableitvorrichtung zum Ableiten von Wärme, die von einem elektrischen Bauelement erzeugt wird und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Wärmeableitvorrichtung
DE10214363A1 (de) * 2002-03-30 2003-10-16 Bosch Gmbh Robert Kühlanordnung und Elektrogerät mit einer Kühlanordnung
DE10262012A1 (de) 2002-10-09 2004-04-22 Infineon Technologies Ag Speichermodul mit einer Wärmeableiteinrichtung
DE10247035B4 (de) * 2002-10-09 2007-10-11 Qimonda Ag Speichermodul mit einer Wärmeableiteinrichtung
DE102004042563A1 (de) * 2004-09-02 2006-03-23 Infineon Technologies Ag Halbleiter-Bauelement mit verbesserter Wärmeableitung
TWI401017B (zh) * 2010-05-25 2013-07-01 Sunonwealth Electr Mach Ind Co 散熱模組之結合方法
DE102017217985B4 (de) * 2017-10-10 2019-06-13 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Komponente
CN108449862A (zh) * 2018-03-22 2018-08-24 努比亚技术有限公司 移动终端
EP3690934A1 (de) 2019-02-04 2020-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Entwärmung einer elektronischen baugruppe mittels forcierter konvektion, sowie verfahren zum entwärmen einer elektronischen baugruppe
DE102022119084A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Leiterplattenanordnung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0871352A1 (de) * 1997-03-28 1998-10-14 Nec Corporation Aufbau zum Kühlen einer integrierten Schaltung
DE19736962A1 (de) * 1997-08-25 1999-03-04 Bosch Gmbh Robert Anordnung, umfassend ein Trägersubstrat für Leistungsbauelemente und einen Kühlkörper sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE19752797A1 (de) * 1997-11-28 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0871352A1 (de) * 1997-03-28 1998-10-14 Nec Corporation Aufbau zum Kühlen einer integrierten Schaltung
DE19736962A1 (de) * 1997-08-25 1999-03-04 Bosch Gmbh Robert Anordnung, umfassend ein Trägersubstrat für Leistungsbauelemente und einen Kühlkörper sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE19752797A1 (de) * 1997-11-28 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022206300A1 (de) 2022-06-23 2023-07-06 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung, Verfahren zum Montieren einer elektronischen Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden einer elektronischen Vorrichtung mit einer Leiterplatte

Also Published As

Publication number Publication date
DE10033352A1 (de) 2002-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19736962B4 (de) Anordnung, umfassend ein Trägersubstrat für Leistungsbauelemente und einen Kühlkörper sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE102018109920A1 (de) Kühlung von leistungselektronischen Schaltungen
EP3320760B1 (de) Leiterplatte sowie verfahren zur herstellung einer leiterplatte
DE10033352B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe
EP0920055A2 (de) Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement
EP3695691B1 (de) Verfahren zum erzeugen einer leiterplatte mit thermischen durchkontaktierungen, sowie leiterplatte
EP1276357A2 (de) Leiterplatte für elektrische Schaltungen
DE19949429C2 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer durchkontaktierten Leiterplatte
DE19819217B4 (de) Leiterplatte für eine elektronische Komponente
DE10316096B4 (de) Platte mit gedruckter Schaltung und mit einer barrieregeschützten Durchgangsöffnung und Verfahren zu deren Herstellung
WO2016094915A1 (de) Verfahren zur voidreduktion in lötstellen
DE102006056793A1 (de) Elektronikvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE4326104A1 (de) Elektrische Baugruppe
EP0938252A2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung
DE68912494T2 (de) Leiterplattenherstellung.
EP3503694B1 (de) Verfahren zum herstellen einer wärmeleitenden verbindung zwischen einem leistungsbauteil und einer metallischen schicht eines schaltungsträgers
DE102019126311B3 (de) Stromleitendes Kühlelement, System und Verfahren zur Wärmeabführung von leistungselektronischen Bauteilen auf Platinen
EP0751562A2 (de) Wärmeleite-Befestigung eines elektronischen Leistungsbauelementes auf einer Leiterplatte mit Kühlblech
DE19605966A1 (de) Vorrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem elektronischen Steuergerät
DE3639443C2 (de)
DE102005032135A1 (de) Verfahren zum Löten einer Leiterplatte mit bleifreier Lotpaste in einem Reflow-Lötofen, Leiterplatte für solch ein Verfahren und Reflow-Lötofen
DE102021117131A1 (de) Leiterplatte und verfahren zum prozesssicheren auflöten eines chipgehäuses
DE112019007081T5 (de) Leiterplatte
DE69837319T2 (de) Gedruckte leiterplatte und verfahren zur herstellung
DE102022119084A1 (de) Leiterplattenanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition