DE102015118920B4

DE102015118920B4 - Leiterplatte und Verfahren

Info

Publication number: DE102015118920B4
Application number: DE102015118920.8A
Authority: DE
Inventors: Robert Clarke; Marcus Pawley; Andrew Roberts; Martin Standing
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2035-11-05
Also published as: US10192846B2; CN105578825B; US20160128198A1; CN105578825A; DE102015118920A1

Abstract

Verfahren, das aufweist:Einsetzen eines elektronischen Bauteils (10) mit einem Leistungshalbleiterbauelement (13), das in eine dielektrische Kernschicht (14) eingebettet ist, in einen Schlitz (18) in einer Seitenfläche (11) einer Leiterplatte (12),wobei das Einsetzen des elektronischen Bauteils (10) einen oder mehrere elektrisch leitende Kontakte (15) des elektronischen Bauteils (10), die auf einer oder mehreren Oberflächen des elektronischen Bauteils (10) angeordnet sind, veranlasst, sich elektrisch mit einem oder mehreren entsprechenden elektrischen Kontakten (19) des Schlitzes (18), die auf einer oder mehreren Oberflächen des Schlitzes (18) angeordnet sind, zu verbinden, undwobei das Verfahren weiterhin aufweist:das Ausüben von Druck auf den einen oder die mehreren Kontakte (19) des Schlitzes (18), um den einen oder die mehreren elektrischen Kontakte (19) des Schlitzes (18) elektrisch mit dem einen oder den mehreren elektrisch leitenden Kontakten (15) des elektronischen Bauteils (10) zu verbinden,wobei das Ausüben von Druck die Ausübung von Druck auf eine Oberfläche der Leiterplatte (12) umfasst, welche den Schlitz (18) definiert, indem wenigstens ein Befestigungselement (24) angelegt wird.

Description

Ein elektronisches Bauteil kann ein oder mehrere Halbleiterbauelemente in einem Gehäuse (package) umfassen. Das Gehäuse umfasst interne elektrische Verbindungen von dem Halbleiterbauelement zu einem Substrat oder einem Leiterrahmen, der Außenkontakte umfasst. Die Außenkontakte werden verwendet, um das elektronische Bauteil auf einem Umverteilungsboard, beispielsweise eine Leiterplatte, zu montieren. Das Gehäuse kann eine Umhüllung umfassen, welches das Halbleiterbauelement und die internen elektrischen Verbindungen bedeckt. Die Umhüllung kann ein Kunststoffmaterial umfassen, beispielsweise ein Epoxidharz, und kann durch ein Formverfahren gebildet werden, beispielsweise Spritzgießen.
Die US 6 893 268 B 1 beschreibt ein System mit einer ersten Karte („mother card“), die eine Aussparung aufweist, in die eine zweite Karte („daughter card“) eingeschoben werden kann. Die zweite Karte ist beispielsweise eine elektronische Speicherkarte und weist elektrische Kontakte auf, die bei eingeschobener zweiter Karte mit elektrischen Kontakten der ersten Karte verbunden sind.
Die DE 696 26 747 T2 beschreibt eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer Aussparung, in der eine elektronische Komponente angeordnet ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Leiterplatte gemäß Anspruch 5.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, solange sie einander nicht ausschließen. Die Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung ausführlich erläutert.

1 veranschaulicht das Einsetzen eines elektronischen Bauteils in einem Schlitz, welcher in einer Seitenfläche einer Leiterplatte positioniert ist.
2 veranschaulicht die Seitenfläche der Leiterplatte, einschließlich des Schlitzes.
3 veranschaulicht das elektronische Bauteil, welches in dem Schlitz in der Leiterplatte angeordnet ist.
4 veranschaulicht eine perspektivische Draufsicht einer Druck erzeugenden Einrichtung, welche das elektronische Bauteil elektrisch mit der Leiterplatte verbindet.
5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des elektronischen Bauteils in dem Schlitz.
6 veranschaulicht eine Explosionszeichnung einer Leiterplatte.
7 veranschaulicht eine Zwischenstufe bei der Herstellung eines Schlitzes in einer Seitenfläche einer Leiterplatte.
8 veranschaulicht die Ausbildung eines Schlitzes in der Seitenfläche der Leiterplatte.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorlaufend“, „nachlaufend“ usw. unter Hinweis auf die Orientierung der gerade beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten der Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen erläutert. In diesem Fall werden identische bauliche Merkmale in den Figuren durch identische oder ähnliche Bezugszeichen benannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist „lateral“ oder „laterale Richtung“ so zu verstehen, dass damit eine Richtung oder eine Erstreckung gemeint ist, die parallel zur lateralen Erstreckung eines Halbleitermaterials oder eines Halbleiterträgers verläuft. Die laterale Richtung erstreckt sich somit allgemein parallel zu diesen Oberflächen oder Seiten. Im Gegensatz dazu ist der Begriff „vertikal“ oder „vertikale Richtung“ als eine Richtung zu verstehen, die allgemein senkrecht zu diesen Oberflächen oder Seiten und somit zur lateralen Richtung verläuft. Die vertikale Richtung verläuft daher in Dickenrichtung des Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen die Begriffe „gekoppelt“, und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander verbunden sein müssen - es können Zwischenelemente zwischen den „gekoppelten“, oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, kann die Bezugnahme darauf, dass sich ein Element, etwa eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, „auf‟ einem anderen Element befindet oder sich „auf“ dieses erstreckt, bedeuten, dass es sich direkt auf dem anderen Element befindet oder sich auf dieses erstreckt oder dass dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu bedeutet die Bezugnahme darauf, dass sich ein Element „direkt auf‟ einem anderen Element befindet oder sich „direkt auf‟ dieses erstreckt, dass keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind. Wie in dieser Beschreibung verwendet, kann die Bezugnahme darauf, dass ein Element mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ ist, bedeuten, dass es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt ist oder dass dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu bedeutet die Bezugnahme darauf, dass ein Element mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ ist, dass keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind.
1 veranschaulicht das Einsetzen bzw. Einstecken eines elektronischen Bauteils 10 in eine Seitenfläche 11 einer Leiterplatte 12. Das elektronische Bauteil 10 weist eine im Wesentlichen ebene rechteckige Form auf und umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement 13, das in einer dielektrischen Kernschicht 14 eingebettet ist, und einen oder mehrere elektrisch leitende Kontakte 15, die auf einer oder mehreren Oberflächen des elektronischen Bauteils 10 angeordnet sind. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist eine Vielzahl von elektrisch leitenden Kontakten 15 in einem ersten Umfangsbereich bzw. Randgebiet 16 einer ersten Hauptoberfläche 17 der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet. Das Leistungshalbleiterbauelement 13 ist elektrisch mit den Kontakten 15 durch eine leitende Umverteilungsstruktur verbunden, die innerhalb und/oder auf der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet ist.
Wie in der Draufsicht in 1 und der Seitenansicht in 2 veranschaulicht, weist die Leiterplatte 12 einen Schlitz 18 in der Seitenfläche 11 auf. 2 veranschaulicht das offene Ende 20 des Schlitzes 18 in der Seitenfläche 11 der Leiterplatte 12. Der Schlitz 18 hat einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt und ist so bemessen und geformt, um das elektronische Bauteil 10 in seinem Volumen aufzunehmen.
Ein oder mehrere elektrisch leitende Kontakte 19 sind an einer oder mehreren Oberflächen des Schlitzes 18 angeordnet. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform sind der eine oder die mehreren elektrisch leitenden Kontakte 19 auf einer einzigen Oberfläche des Schlitzes 18 angeordnet, und sie sind so bemessen, geformt und angeordnet, um den elektrisch leitenden Kontakten 15 des elektronischen Bauteils 10 zu entsprechen. Das elektronische Bauteil 10 wird in den Schlitz 18 in der Seitenfläche 11 der Leiterplatte 12 eingesetzt, wobei der erste Umfangsbereich 16 der dielektrischen Kernschicht 14 vorangeht, sodass die Vielzahl von elektrisch leitenden Kontakten 15 am unteren Ende des Schlitzes 18 angeordnet sind. Die elektrisch leitenden Kontakte 15 sind elektrisch mit den Kontakten 19 verbunden, um das Leistungshalbleiterbauelement 13 elektrisch mit der Leiterplatte 12 zu verbinden.
Das elektronische Bauteil 10 ist so bemessen und geformt, um in den Schlitz 18 zu passen, sodass beim vollständigen Einsetzen in den Schlitz 18 die auf der ersten Hauptoberfläche 17 der dielektrischen Kernschicht 14 des elektronischen Bauteils 10 angeordneten Kontakte 15 in physischem Kontakt mit den Kontakten 19 des Schlitzes 18 sind. Die Kontakte 15 des elektronischen Bauteils 10 und die in dem Schlitz angeordneten Kontakte 19 können durch Kontaktpads bereitgestellt werden, welche sich in Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt befinden, wenn das elektronische Bauteil 10 in dem Schlitz 18 positioniert ist. Die Kontakte 15 können auch elektrisch mit den Kontakten 19 durch rein mechanischen Kontakt zwischen den Kontakten 15 des elektronischen Bauteils 10 und den Kontakten 19 der Leiterplatte 12 verbunden werden, wenn das elektronische Bauteil 10 in den Schlitz 18 eingesetzt wird.
Die Kontakte 15 des elektronischen Bauteils 10 und/oder die Kontakte 19 der Leiterplatte 12 können so bemessen und geformt sein, um die Herstellung eines mechanischen elektrischen Kontakts zu unterstützen. Beispielsweise können die Kontakte 15 oder die Kontakte 19 ein nachgiebiges Material umfassen, oder es kann die Höhe des Schlitzes 18 in Bezug auf die Dicke des elektronischen Bauteils 10 und die Dicke der Kontakte 15 und/oder der Kontakte 19 so ausgewählt werden, dass ein mechanischer Druck auf eine Kontaktschnittstelle nach Einsetzen des elektronischen Bauteils 10 in den Schlitz 18 ausgeübt wird.
Das elektronische Bauteil 10 ist in dem Schlitz 18 angeordnet und ist durch einen Oberfläche-zu-Oberfläche mechanischen Kontakt elektrisch mit der Leiterplatte 12 verbunden. Dies ermöglicht den leichten Austausch des elektronischen Bauteils 10.
Das Leistungshalbleiterbauelement 13 kann ein Leistungstransistor-Bauelement sein, beispielsweise ein Leistungs-MOSFET-Bauelement oder ein Leistungs-Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT). Soweit hierin verwendet, bezeichnet der Begriff Leistungshalbleiterbauelement ein Bauelement, welches konfiguriert werden kann, um eine externe Last mit Spannung zu versorgen. Das Leistungshalbleiterbauelement 13 kann zum Beispiel Teil eines Schaltkreises bilden, der Spannung für eine externe Last bereitstellt. Das Leistungshalbleiterbauelement 13 kann zum Beispiel Teil eines Halbbrücken-Schaltkreises oder eines Vollbrücken-Schaltkreises bilden, welcher in einem Spannungsregler verwendet werden kann.
Das elektronische Bauteil 10 ist nicht auf ein einziges Leistungshalbleiterbauelement 13 beschränkt, welches in die dielektrische Kernschicht 14 eingebettet ist, sondern kann ein oder mehrere weitere Bauelemente umfassen, bei denen es sich um Leistungshalbleiterbauelemente handeln kann oder auch nicht. Die zwei oder mehr Halbleiterbauelemente können elektrisch mit einem weiteren verbunden sein, um einen Schaltkreis oder einen Teil eines Schaltkreises bereitzustellen. Beispielsweise kann das elektronische Bauteil zwei Transistorbauelemente, ein Transistorbauelement und eine Diode oder ein oder mehrere Transistorbauelemente und einen Steuerungschip umfassen.
Das elektronische Bauteil 10, einschließlich des Leistungshalbleiterbauelements 13, ist nicht auf einer der Hauptoberflächen der Leiterplatte 12 oder in den Kontaktlöchern, die in einer der Hauptoberflächen der Leiterplatte 12 positioniert sind, angebracht, sondern ist innerhalb des Volumens der Leiterplatte 12 angebracht. Dies spart seitlichen Platz, da weitere Komponenten, wie beispielsweise passive Vorrichtungen, auf einer oder den beiden Hauptoberflächen angebracht werden können.
Das elektronische Bauteil 10 weist eine im Wesentlichen ebene rechteckige Form auf, die im Wesentlichen durch die Form der dielektrischen Kernschicht 14 definiert ist. Die dielektrische Kernschicht 14 kann eine im Wesentlichen ebene vorgefertigte Platte mit einem Material umfassen, beispielsweise eine glasfaserverstärkte Kunststoffmatrix oder ein anderes Material, das üblicherweise für die Herstellung von Leiterplatten verwendet wird, wie beispielsweise die Leiterplatte 12. Beispielsweise kann die dielektrische Kernschicht ein glasfaserverstärktes Epoxidharz, wie beispielsweise FR4, umfassen. Die dielektrische Kernschicht kann beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), PEN (Polyethylennaphthalat), PET (Polyethylenterephthalat), BT-Laminat (Bismaleimid-Triazin) und Polyimid umfassen.
Die Oberfläche der Hauptoberflächen der Leiterplatte 12 ist größer als die Oberfläche der Seitenfläche oder Seitenflächen, in denen ein oder mehrere Schlitze 18 angeordnet sind. Die Leiterplatte 12 kann eine Dicke von etwa 1,6 mm aufweisen, das elektronische Bauteil 10 kann eine Dicke von etwa 0,8 mm aufweisen und der Schlitz 18 kann eine Höhe von etwa 0,81 mm aufweisen.
Die einen oder mehrere Kontakte 15, die auf der ersten Hauptoberfläche 17 der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet sind, sind in dem ersten Umfangsbereich 16 der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet und weisen eine ähnliche Größe, Form und Anordnung auf wie die Größe, Form und Anordnung der Kontakte 19 in dem Schlitz 18. Die Kontakte 19 können Kontaktpads umfassen, die auf einer Hauptoberfläche angeordnet sind, die den Schlitz 18 in Richtung des unteren Endes des Schlitzes 18 definiert. Schlitz 18 kann als Blindöffnung betrachtet werden.
Das Leistungshalbleiterbauelement 13 kann eine vertikale Vorrichtung sein, welche Kontaktpads auf beiden gegenüberliegenden Hauptflächen umfasst. Die Kontaktpads des Leistungshalbleiterbauelements 13 können elektrisch mit den Kontakten 15, welche auf einer oder mehreren Oberflächen der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet sind, verbunden sein, durch eine leitende Umverteilungsstruktur, die innerhalb und/oder auf der Oberfläche der dielektrischen Kernschicht 14 angeordnet sind.
Die beiden Hauptoberflächen 34, 35 des Schlitzes 18 können durch zwei dielektrische Kernschichten definiert sein, die durch die Höhe des Schlitzes 18 voneinander beabstandet sind. Das untere Ende bzw. der Boden 36 des Schlitzes 18, welches das Blindende der Öffnung bereitstellt, und der Seitenwände 37 des Schlitzes 18, können durch eine dritte dielektrische Kernschicht bereitgestellt werden, die zwischen den zwei dielektrischen Kernschichten angeordnet ist, welche die erste Hauptoberfläche 34 und die zweite Hauptoberfläche 35 des Schlitzes 18 definieren. Die Kontaktpads 19 sind auf der zweiten Hauptoberfläche 35 angeordnet. Zumindest eine der dielektrischen Kernschichten, welche die erste Hauptoberfläche 34 oder die zweite Hauptoberfläche 35 des Schlitzes 18 definieren, kann eine solche Dicke aufweisen, dass der Druck auf dieser dielektrische Kernschicht bewirkt, dass sich die Höhe des Schlitzes 18 verringert und das elektronische Bauteil 10 innerhalb des Schlitzes 18 mechanisch befestigt wird. Der auf die dielektrische Kernschicht ausgeübte Druck kann auch die mechanische elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil 10 und der Leiterplatte 12 erzeugen oder verbessern.
3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des elektronischen Bauteils 10, das in dem Schlitz 18 der Leiterplatte 12 positioniert ist. Ein zweiter Umfangsbereich 22 des elektronischen Bauteils 10, der dem ersten Umfangsbereich 16 der dielektrischen Kernschicht 14 gegenüber liegt, in welchem die Kontakte 15 angeordnet sind, kann aus der Seitenfläche 11 der Leiterplatte 12 vorstehen, wenn das elektronische Bauteil 10 vollständig in den Schlitz 18 eingesetzt ist. Dieser vorstehende Bereich kann verwendet werden, um das Entfernen des elektronischen Bauteils 10 aus der Leiterplatte 12 zu erleichtern. In anderen Ausführungsformen kann die Seitenfläche 11 eine Vertiefung an dem offenen Ende 20 des Schlitzes umfassen, in welcher der zweite Umfangsbereich 22 des elektronischen Bauteils positioniert ist. Der zweite Umfangsbereich 22, welcher in dem Schlitz positioniert ist, kann ergriffen werden, um das elektronische Bauteil 10 aus dem Schlitz 18 zu entfernen. In anderen Ausführungsformen ist die Seitenfläche des zweiten Umfangsbereichs 22 im Wesentlichen bündig mit der Seitenfläche 11 der Leiterplatte 12. Das elektronische Bauteil 10 kann aus der Leiterplatte 12 entfernt werden, um das Leistungshalbleiterbauelement 13 austauschen, beispielsweise bei einem Ausfall des elektronischen Bauteils 10.
Obwohl in den 1 bis 3 ein einziges elektronisches Bauteil 10 in einem einzigen Schlitz 18 in der Leiterplatte 12 angeordnet ist, können auch zwei oder mehr Schlitze 18 in einer oder mehreren der Seitenflächen 11 der Leiterplatte 12 bereitgestellt werden, und die weiteren Schlitze können verwendet werden, um weitere elektronische Vorrichtungen aufzunehmen. Die Größe und Form der Schlitze und der elektronischen Bauteile sind so gewählt, dass die elektronischen Bauteile innerhalb der Schlitze aufgenommen werden können. Das elektronische Bauteil kann im Wesentlichen eben sein, sodass es in dem im Wesentlichen rechteckigen Schlitz 18 aufgenommen werden kann. Die Leiterplatte 12, einschließlich des elektronischen Bauteils 10, kann ein Modul bereitstellen, einschließlich eines Schaltkreises oder eines Teils eines Schaltkreises, welches mit einer weiteren Leiterplatte verwendet wird.
Die elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil 10 und der Leiterplatte 12 kann vollständig durch mechanischen Druck zwischen den Kontakten 15 des elektronischen Bauteils 10 und der Kontakte 19 innerhalb des Schlitzes 18 gebildet werden. In einigen Ausführungsformen wird der Widerstand der elektrischen Verbindung oder die elektrische Verbindung selbst durch die Verwendung einer Druck erzeugenden Einrichtung hergestellt, die verwendet wird, um Druck auf die Kontakte 19 des Schlitzes 18 und/oder die Kontakte 15 des elektronischen Bauteils 10 auszuüben. Die Druck erzeugende Einrichtung kann auch verwendet werden, um das elektronische Bauteil 10 in dem Schlitz 18 zu befestigen.
4 veranschaulicht eine perspektivische Draufsicht einer Druck erzeugenden Einrichtung 24, welche das elektronische Bauteil 10 elektrisch mit der Leiterplatte 12 verbindet, und 5 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des elektronische Bauteils 10, welches mithilfe der Druck erzeugenden Einrichtung 24 in dem Schlitz 18 befestigt wird.
Die Druck erzeugende Einrichtung 24 kann auf der ersten Hauptoberfläche 23 der Leiterplatte 12 über den Kontakten 19 angeordnet sein, die innerhalb des Schlitzes 18 angeordnet sind. Die Druck erzeugende Einrichtung 24 kann Druck auf die ersten Hauptoberfläche 23 der Leiterplatte 12 ausüben, um so die Leiterplatte 12 zu verformen und einen Abschnitt der Leiterplatte 12 in das Volumen des Schlitzes 18 zu biegen. Dieser gebogene Abschnitt der Leiterplatte kann die Kontakte 15 des elektronischen Bauteils 10 mechanisch auf die in dem Schlitz 18 angeordneten Kontakte 19 drücken. Die Druck erzeugende Einrichtung 24 kann verwendet werden, um die elektrische Verbindung zwischen dem elektronische Bauteil 10 und der Leiterplatte 12 zu verbessern oder um eine mechanische elektrische Verbindung herzustellen. Die Druck erzeugende Einrichtung 24 kann auch das elektronische Bauteil 10 in dem Schlitz 18 befestigen.
Wie aus der perspektivischen Draufsicht in 4 hervorgeht, umfasst in dieser Ausführungsform die Druck erzeugende Einrichtung 24 eine Schiene 25, die eine Größe und Form im Wesentlichen ähnlich zum ersten Umfangsbereich 16 der dielektrischen Kernschicht 14 des elektronischen Bauteils 10 und dem Bereich des Schlitzes 18 einschließlich der Kontakte 19 ist. Die Druck erzeugende Einrichtung 24 umfasst ferner eine Klammer 26, die auf der Schiene 25 angeordnet ist und sich über die Enden der Schiene 25 erstreckt. Die Klammer 26 ist an der Leiterplatte 12 durch mechanische Vorrichtungen 27, 28 befestigt, die an zwei gegenüberliegenden Umfangsenden der Schiene 25 angeordnet sind, die durch benachbarte Seitenflächen des Schlitzes 18 in die Leiterplatte 12 eindringen.
Wie aus der Querschnittsansicht in 5 hervorgeht, umfasst die Druck erzeugende Einrichtung 24 einen zweiten Abschnitt, der auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche der Leiterplatte 12 angeordnet ist, welcher ebenfalls eine Klammer 29 und eine Schiene 30 umfasst, die im Wesentlichen mit der Klammer 26 und der Schiene 25 ausgerichtet sind, die auf der ersten Hauptoberfläche 23 der Leiterplatte 12 angeordnet sind. Die mechanischen Vorrichtungen 27, 28, welche auf der ersten Hauptoberfläche 23 der Leiterplatte 12 angeordnet sind, passen mit Aufnahmevorrichtungen 31 zusammen, die auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte 12 angeordnet sind. Die Druck erzeugende Einrichtung 24 presst die Leiterplatte 12 in den Bereichen, die von den Kontakten 15 des elektronischen Bauteils 10 und den auf dem Schlitz 18 angeordneten Kontakten 19 besetzt sind, um das elektronische Bauteil 10 mechanisch-elektrisch mit der Leiterplatte 12 zu verbinden.
Um das elektronische Bauteil 10 aus der Leiterplatte 12 zu entfernen, kann der Druck durch die Druck erzeugende Einrichtung 24 entfernt werden, und das elektronische Bauteil 10 kann aus der Leiterplatte 12 durch das offene Ende 20 des Schlitzes 18 entfernt werden.
Die Oberfläche 32 der Klammer 26 und die Oberfläche 33 der Klammer 29 der Druck erzeugenden Einrichtung 24, die in Kontakt mit der Leiterplatte 12 sind, können jeweils eine Oberfläche mit einem Radius und einer abgerundeten Außenkontur aufweisen. Diese abgerundete Kontur ermöglicht die Konzentration des Drucks auf den Bereich der Kontakte 15, 19 und unterstützt die Bereitstellung eines zuverlässigeren elektrischen Kontakts zwischen den Kontakten 15 des elektronischen Bauteils 10 und den Kontakten 19 in dem Schlitz 18. Die Form der Kontur kann auch die Bereitstellung eines homogeneren Drucks entlang der Breite des elektronischen Bauteils unterstützen, beispielsweise an jedem einer Vielzahl von Kontaktpads.
Die Druck erzeugende Einrichtung 24 kann von der Anordnung der in den 4 und 5 veranschaulichten Schienen und Klammern abweichen und kann andere Arten von mechanischen Befestigungen, beispielsweise eine Anordnung von Schiene und Federn, umfassen.
6 veranschaulicht eine Explosionszeichnung einer Leiterplatte 40, die drei Schichten 41, 42, 43 umfasst. 6 veranschaulicht eine einzige Leiterplatte, in der jede Schicht 41, 42, 43 einen zentralen Bereich 44 umfasst, welcher die fertiggestellte Leiterplatte bereitstellt und von einem umgebenden Abfallabschnitt 45 umgeben wird. Der umgebende Abfallabschnitt 45 kann während der Herstellung verwendet werden, um die Handhabung zu erleichtern. Die Schichten 41, 42, 43 umfassen ein dielektrisches Kernmaterial, das nicht oder teilweise gehärtet sein kann. Eine oder mehrere der oberen und unteren dielektrischen Schichten 41, 43 umfasst ein oder mehrere Kontaktpads 46, die auf einer oder mehreren Oberflächen eines Schlitzes 50 in einer Seitenfläche 47 der Leiterplatte 40 positioniert werden sollen. Die mittlere Schicht 42 weist eine Öffnung 48 auf, die so bemessen und geformt ist, um ein im Wesentlichen ebenes elektronisches Bauteil aufzunehmen. Die Öffnung 48 wird durch einen Stecker 49 ausgefüllt. Der Stecker 49 umfasst ein Material, durch das der Stecker 49 leicht aus der Öffnung 48 entfernt werden kann. Beispielsweise kann der Stecker ein Material umfassen, das nicht leicht mit anderen Materialien oder mit den weiteren Materialien der dielektrischen Kernschicht verklebt bzw. eine Verbindung formt.
Die Schichten 41, 42, 43 sind so zusammengesetzt, dass die Öffnung 48 und der Stecker 49 über den Kontaktpads 46 angeordnet sind und die obere Schicht 43 und die untere Schicht 41 auf dem Stecker 49 angeordnet sind. Die drei Schichten 41, 42, 43 sind miteinander verbunden, um eine mehrschichtige Laminatstruktur zu bilden. Der umgebende Abfallbereich 45 und der Stecker 49 werden entfernt, um einen Schlitz 50 in der Seitenfläche 47 der Leiterplatte 40 zu bilden, in der die untere Schicht 41 und die obere Schicht 43 die Hauptoberflächen des Schlitzes 50 definieren und die mittlere Schicht 42 die Seitenwände des Schlitzes 50 definiert. Die Öffnung 48 und der Stecker 49 sind so positioniert, dass die Kontaktpads 46 innerhalb des Schlitzes 50 freigelegt sind.
In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Öffnung 48 und der Stecker 49 in den umgebenden Abfallbereich 45. Nachdem die Schichten 41, 42, 43 miteinander verbunden worden sind, kann der umgebende Abfallbereich 45 entfernt werden, sodass der Stecker 49 aus der Seitenfläche 47 der Leiterplatte 40 vorsteht, wie in 7 veranschaulicht. Der vorstehende Bereich kann ergriffen werden, um den Stecker 49 aus der Leiterplatte 40 zu entfernen, wie in 8 veranschaulicht.
Die Leiterplatte 40 kann zwei oder mehr Schlitze in der gleichen oder in einer verschiedenen Seitenfläche umfassen. Der weitere Schlitz oder die Schlitze können die gleiche Größe oder eine unterschiedliche Größe wie der Schlitz 50 haben.
Die Leiterplatte 40 kann mehr als drei Schichten umfassen. Der Schlitz 50 kann die Dicke einer einzelnen dielektrischen Kernschicht oder von zwei oder mehr dielektrischen Kernschichten aufweisen. Eine oder mehrere der dielektrischen Kernschichten kann eine leitende Schicht umfassen, beispielsweise eine Kupferfolie, die auf die dielektrische Kernschicht laminiert sein kann.
Während des Lagenaufbauprozesses bei der Herstellung einer Platine (PCB, Printed Circuit Board) wird ein Abschnitt aus einem Kern oder Prepreg ausgeschnitten, welcher der Form des gewünschten Hohlraums ähnelt. Das Material kann aus dem Kern oder Prepreg unter Verwendung eines Verfahrens wie Routing, Fräsen, Stanzen, Laserabtrag usw. entfernt werden. Dieser Abschnitt des Kerns oder Prepregs wird anschließend durch den Stecker 49 ersetzt. Der Stecker 49 kann ein Stück Material umfassen, das sich nur schwerlich verklebt: PTFE oder mit PTFE-Beschichtung in einer wachsartigen Substanz, die beispielsweise durch Erwärmung oder Auflösung in Lösungsmittel verflüssigt werden kann. Wenn das Bonding des Laminats und die erforderliche Nachbearbeitung abgeschlossen sind, wird der Stecker entfernt, und ein Schlitz 50 oder eine Öffnung 48 wird in der Seitenfläche 47 der Leiterplatte 40 hergestellt.
Der Hohlraum hat Steckverbinder an einer oder mehreren Innenflächen der dielektrischen Kernschichten zur elektrischen Kopplung mit einem elektronischen Bauteil, welches in dem Hohlraum eingesetzt wird. Eine Kupferfolie kann auf eine oder beide der Oberflächen der dielektrischen Kernschichten angebracht sein und ist strukturiert, um eine Umverteilungsstruktur und die Kontakte 46 herzustellen. Die Innenflächen der beiden gegenüberliegenden äußeren Laminate können vorverarbeitet werden, um die Umverteilungsstruktur zu bilden. Die Kupferbahnen können nur auf die innere oder sowohl die innere als auch die äußere Oberfläche geätzt werden. Die Oberflächen der mechanischen Kontaktbereiche, die nach innen zeigen, werden behandelt, beispielsweise durch Auftragen einer Nickel-Gold-Oberfläche. Der Rest der Oberfläche kann auf ähnliche Weise wie die Bondingschicht einer Platinenplatte behandelt werden und kann mit einer aufrauenden Ätzung im Zuge einer adhäsionsfördernde Beschichtung oder Behandlungsmethode behandelt werden. Um eine Verunreinigung der Kontaktflächen während des Bondingprozesses zu verhindern, kann die Oberfläche der Kontakte mit einem Material behandelt werden, welches das Risiko einer übermäßigen Harzanhaftung auf den Kontakten reduziert, beispielsweise Prepregmaterialien mit beschränkten Strömungseigenschaften, wie etwa Low-Flow- oder No-Flow-Prepregmaterialien. In Fällen, wo etwas überschüssiges Harz an Oberflächen haftet, an denen es nicht benötigt wird, kann dieses beispielsweise durch herkömmliche Reinigungsverarbeitung unter Verwendung von Ultraschallreinigung, Plasmaspülung oder chemischen Entschmierungsprozessen für die einzelne Platine erfolgen.
Ein Verfahren für die vereinfachte Steckerentfernung ist die Erweiterung des Steckers in den Abfallrand der Platinenplatte. Beim Kabel-Routing der Leiterplatte in der Endphase kann der Stecker nicht sauber ausgeschnitten sein, sodass ausreichend Material verbleibt oder ein Stumpf oder eine Kante verbleiben, mit denen der Stecker mit einem Entfernungswerkzeug ergriffen werden kann.
Das elektronische Bauteil kann Anschlüsse, beispielsweise Kontaktpads, auf einer oder mehreren Kanten und einer oder mehreren Seiten aufweisen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Anschlüsse auf der oberen und unteren Oberfläche an einer Kante des elektronischen Bauteils angeordnet, wobei es sich hierbei um die Vorderkante handelt, die in den Hohlraum eingesetzt wird. Das elektronische Bauteil wird, wenn es in den Hohlraum eingesetzt ist, durch eine Schiene/Klammer gehalten, die Druck über die Abschlussflächen des elektronischen Bauteils ausübt. Flache Radien und elastomere Werkstoffe auf der Klammer können verwendet werden, um die Druckverteilung zu verbessern und die Herstellung guter Kontakte zu unterstützen. Die oberen und unteren „Häute“ des Hohlraums profitieren davon, relativ biegsam zu sein, sodass dünne Materialien und das Hinzufügen von Schlitzen oder Löchern an den Enden der Spanne verwendet werden können, um eine uneingeschränkte Verformung der „Haut“ im Kontaktbereich zu ermöglichen. Ein anderes Verfahren kann darin bestehen, Federklemmen zu verwenden, die sich über die Seitenfläche der Leiterplatte und des elektronischen Bauteils erstrecken.
Der Halbleiterchip oder die Halbleiterchips sind in einer ultradünnen Laminatstruktur eingebettet, wobei mindestens eine Verbindungsschicht des Chips außerhalb der Bereiche des Chips umverteilt wird. Die relativen Knoten können elektrisch mit externen Bauteilen und Schaltkreisen durch einfache Durchgangslochtechniken verbunden werden. Ein solches Paket für sekundäre Einbettungen vermeidet die Handhabung und das Einbetten von Nacktchips.
Begriffe, die eine räumliche Beziehung ausdrücken, wie „unter“, „unterhalb“, „unterer, untere, unteres“, „über“, „oberer, obere, oberes“ und dergleichen, werden für eine einfache Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements in Bezug auf ein zweites Element zu erläutern. Diese Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu den unterschiedlichen Ausrichtungen, die in den Figuren dargestellt sind, umfassen.
Ferner werden Begriffe wie „erster, erste, erstes“, „zweiter, zweite, zweites“ und dergleichen auch verwendet, um verschiedene Elemente, Regionen, Abschnitte usw. zu beschreiben und sollen auch nicht beschränkend sein. Gleiche Begriffe bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „beinhalten“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale anzeigen, die aber nicht andere Elemente oder Merkmale ausschlie-ßen. Die Artikel „ein, eine“ und „der, die, das“ sollen den Plural ebenso wie den Singular einschließen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Claims

Verfahren, das aufweist: Einsetzen eines elektronischen Bauteils (10) mit einem Leistungshalbleiterbauelement (13), das in eine dielektrische Kernschicht (14) eingebettet ist, in einen Schlitz (18) in einer Seitenfläche (11) einer Leiterplatte (12), wobei das Einsetzen des elektronischen Bauteils (10) einen oder mehrere elektrisch leitende Kontakte (15) des elektronischen Bauteils (10), die auf einer oder mehreren Oberflächen des elektronischen Bauteils (10) angeordnet sind, veranlasst, sich elektrisch mit einem oder mehreren entsprechenden elektrischen Kontakten (19) des Schlitzes (18), die auf einer oder mehreren Oberflächen des Schlitzes (18) angeordnet sind, zu verbinden, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: das Ausüben von Druck auf den einen oder die mehreren Kontakte (19) des Schlitzes (18), um den einen oder die mehreren elektrischen Kontakte (19) des Schlitzes (18) elektrisch mit dem einen oder den mehreren elektrisch leitenden Kontakten (15) des elektronischen Bauteils (10) zu verbinden, wobei das Ausüben von Druck die Ausübung von Druck auf eine Oberfläche der Leiterplatte (12) umfasst, welche den Schlitz (18) definiert, indem wenigstens ein Befestigungselement (24) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch leitenden Kontakte (15) auf der einen oder den mehreren Oberflächen des elektronischen Bauteils (10) so bemessen, geformt und angeordnet sind, dass das elektronische Bauteil (10) elektrisch mit dem einen oder den mehreren entsprechenden elektrischen Kontakten (19), die auf einer oder mehreren Oberflächen des Schlitzes (18) angeordnet sind, verbunden wird, wenn das elektronische Bauteil (10) in den Schlitz (18) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Seitenfläche der Leiterplatte (12) eine kleinere Oberfläche im Vergleich zu mindestens einer anderen angrenzenden Oberfläche der Leiterplatte (12) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das wenigstens eine Befestigungselement (24) aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: einer Klammer; einer Anordnung von Schiene und Klammer; einer Anordnung von Feder und Klammer; und einer mechanischen Befestigung.
Leiterplatte (12), die einen Schlitz (18) in einer Seitenfläche (11) aufweist, wobei der Schlitz (18) so bemessen und geformt ist, um ein elektronisches Bauteil (10) mit einem Leistungshalbleiterbauelement (13), das in einer dielektrischen Kernschicht (14) eingebettet ist, lösbar aufzunehmen, wobei der Schlitz (18) wenigstens einen Kontakt (19) aufweist, der so bemessen, geformt und angeordnet ist, um sich mit wenigstens einem entsprechenden elektrischen Kontakt (15) zu verbinden, der auf einer Oberfläche des elektronischen Bauteils (10) angeordnet ist, wenn das elektronische Bauteil (10) lösbar in den Schlitz (18) eingesetzt wird, und wobei der wenigstens eine elektrische Kontakt (19) des Schlitzes (18) aufweist: wenigstens ein Kontaktpad, das auf einer ersten Hauptoberfläche, welche den Schlitz (18) definiert, angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Kontaktpad derart angeordnet ist, dass es dem entsprechenden wenigstens einen Kontakt (15) des elektronischen Bauteils (10) gegenüberliegt, und eine Druck erzeugende Einrichtung (24), die dazu ausgebildet ist, Druck auf das wenigstens eine Kontaktpad auszuüben, um das wenigstens eine Kontaktpad mit dem wenigstens einen Kontakt (15) des elektronischen Bauteils (10) zu koppeln.
Leiterplatte (12) nach Anspruch 5, bei der die Druck erzeugende Einrichtung (24) mindestens eines aus der Gruppe aufweist, die besteht aus: einer Klammer, die auf mindestens einer Hauptoberfläche der Leiterplatte (12) angeordnet ist; einer Feder, einer Anordnung von Schiene und Klammer; und einer mechanischen Befestigung.
Leiterplatte (12) nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Druck erzeugende Einrichtung (24) aufweist: eine Druckfläche, die eine Kontur mit einer Spitze aufweist, oder ein elastisches Pad.
Leiterplatte (12) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der wenigstens eine elektrische Kontakt der Leiterplatte (12) koplanar mit einer Grundplatte der Leiterplatte (12) te ist und von der Grundplatte elektrisch isoliert ist.