-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Schaltungsträgers, wobei mindestens eine elektrisch isolierende Isolierschicht bereitgestellt wird.
-
Schaltungsträger, insbesondere Leiterplatten, kommen in einer Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise in der Computertechnologie oder anderen Bereichen, in denen elektrische und/oder elektronische Komponenten miteinander zu verbinden sind, zum Einsatz. Leiterplatten sind beispielsweise auch als printed circuit boards bekannt. Bekannte Leiterplatten können elektrisch isolierende Isolierschichten aufweisen, auf denen elektrisch leitende Leitschichten angeordnet sind. Die Leitschichten sind hierbei zumeist so strukturiert, dass sie Leiterbahnen ausbilden, um zu kontaktierende elektronische Bauteile miteinander zu verbinden. Weiterhin können die Kontaktierungen der elektronischen Bauteile auch ohne eine auf einer Isolierschicht angeordnete Leitschicht erfolgen, indem die elektronischen Bauteile direkt, beispielsweise über Laser-Vias, kontaktiert werden. Die elektronischen Bauteile können beispielsweise auf der Oberseite einer Leiterplatte angeordnet sein, wodurch ein häufig geforderter besonders platzsparender Aufbau einer Schaltung verhindert ist. Um viele Schaltungskomponenten auf einer Leiterplatte unterzubringen, können elektronische Bauteile auch in eine Leiterplatte eingebettet sein, so dass eine Schichtabfolge mit mehreren Schichten übereinander ermöglicht ist. Beispielsweise kann ein Füllmaterial zwischen zwei Isolierschichten angeordnet sein. Das Füllmaterial kann entsprechende Aussparungen für die zu verschaltenden elektronischen Bauteile aufweisen.
-
Beispielsweise ist aus der
DE 19627543 A1 ein Multilayer-Substrat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Das Multilayer-Substrat weist mehrere flächig aneinander anschließende und miteinander verbundene Isolierschichten auf. Hierbei ist eine innenliegende Isolierschicht als Distanzrahmen mit wenigstens einem Fenster ausgebildet. In dem Fenster ist ein inneres elektrisches Bauelement untergebracht. Das Fenster ist beidseitig durch jeweils eine an den Distanzrahmen anschließende weitere Isolierschicht geschlossen. Die Dicke des Distanzrahmens ist wenigstens gleich der Höhe der inneren Bauelemente.
-
Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass bei der Verwendung von Distanzrahmen eine genaue Vorfertigung und Anordnung bzw. Ausrichtung der Distanzrahmen erforderlich ist.
-
Weiterhin ist die Verwendung von Kunstharz als Füllschicht zwischen zwei Isolierschichten bekannt, wobei die elektronischen Bauteile von dem Kunstharz umschlossen werden. Hierbei kann es durch eingeschlossene Gasvolumina zu Problemen während verschiedener Prozessschritte, beispielsweise bei thermischen Behandlungen, kommen, da sich die Gasvolumina ausdehnen können und somit zu einer Beschädigung der Leiterplatte führen können.
-
Aus der
US 2002/ 0 173 074 A1 ist ein Verfahren zur Füllung der Verbindungslücke zwischen einem Flip-Chip und einer Leiterplatte beschrieben. Hierbei ist ein Chip in einer Flip-Chip-Konfiguration mit der Leiterplatte verbunden. Die Leiterplatte weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, durch die Luft von der Oberfläche zur Unterseite gelangen kann. Durch die Öffnungen kann eine Saugkraft aufgebaut werden, durch die das Füllmaterial in die Lücke zwischen dem Schaltungsträger und dem Flip-Chip gesaugt werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers vorzuschlagen, bei dem eingebettete Bauteile vollständig von einem Füllmaterial umschlossen werden können.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Schaltungsträgers, wobei mindestens eine elektrisch isolierende Isolierschicht bereitgestellt wird, wobei mindestens eine erste Isolierschicht mit mindestens einer Entlüftungsöffnung versehen wird, wobei die erste Isolierschicht mit zu kontaktierenden elektrischen Bauteilen bestückt wird, wobei zumindest eine Seite der ersten Isolierschicht zumindest abschnittsweise mit einem aushärtbaren Füllmaterial beschichtet wird, wobei mindestens eine Isolierschicht mit dem darauf angeordneten Füllmaterial unter Unterdruckatmosphäre verbunden wird, wobei ein in dem Füllmaterial eingeschlossenes Gasvolumen durch mindestens eine Entlüftungsöffnung entweichen kann, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass vor dem Verbinden der ersten Isolierschicht mit dem Füllmaterial über dem Füllmaterial eine weitere Isolierschicht angeordnet wird, dass die beiden Isolierschichten mit dem dazwischen angeordneten Füllmaterial unter Unterdruckatmosphäre verbunden werden, wobei ein zwischen den Isolierschichten eingeschlossenes Gasvolumen durch die mindestens eine Entlüftungsöffnung entweichen kann.
-
Zur Herstellung eines Schaltungsträgers, beispielsweise einer Leiterplatte, insbesondere einer mehrschichtigen Leiterplatte mit eingebetteten elektronischen Bauteilen, wird zunächst eine elektrisch isolierende Isolierschicht bereitgestellt. Hierbei kann es sich bei um ein Standardsubstrat zur Verwendung in Leiterplatten handeln. Beispielsweise kann die Isolierschicht aus einem Kunststoff hergestellt sein. Bei den Entlüftungsöffnungen kann es sich um Öffnungen in der Isolierschicht handeln, die senkrecht zur von der Isolierschicht aufgespannten Ebene angeordnet werden. In mindestens eine Isolierschicht werden Entlüftungsöffnungen eingebracht. Die Entlüftungsöffnungen können beispielsweise durch Bohrungen oder ähnliche Verfahren in die Isolierschicht eingebracht werden. Vorzugsweise nach dem Einbringen der Entlüftungsöffnungen in die Isolierschicht wird die Isolierschicht mit den entsprechenden zu kontaktierenden elektronischen Bauteilen bestückt. Hierbei können übliche Bestückungsverfahren eingesetzt werden. Nach dem Bestücken wird ein Füllmaterial auf die Oberseite der Isolierschicht aufgebracht. Bei dem Füllmaterial kann es sich insbesondere um ein Harz, insbesondere um ein Kunstharz, handeln, das durch entsprechende Behandlungen aushärtbar, also vom flüssigen in den festen Zustand überführbar, ist. Beim Aufbringen des Füllmaterials können die Kontaktbereiche, insbesondere die auf den Kontaktbereich angeordneten Bauteile, ausgespart werden. Durch ein Pressverfahren, insbesondere durch ein Heißverpressen, unter Unterdruck wird mindestens eine Isolierschicht mit dem Füllmaterial verbunden. Insbesondere kann eine Isolierschicht mit darauf aufgebrachtem Füllmaterial und den in dem Füllmaterial eingebrachten elektronischen Bauteilen verpresst werden. Während des Heißverpressens wird das Füllmaterial verflüssigt, fließt um die Bauteile herum und wird ausgehärtet. Insbesondere fließt das Füllmaterial auch unter die Bauteile, so dass auch bei größeren Bauteilen ein vollständiges Umschließen der Bauteile durch das Füllmaterial ermöglicht ist. Durch die angeordneten Entlüftungsöffnungen können in dem Füllmaterial eingeschlossene Gasvolumina, insbesondere Luftvolumina, aus dem Füllmaterial entweichen. Insbesondere durch das Anlegen eines Unterdrucks kann ein Sog auf das verflüssigte Füllmaterial ausgeübt werden, so dass das Füllmaterial in die Entlüftungslöcher eingesaugt wird und das Füllmaterial insbesondere unter die Bauteile gesaugt wird. Im Anschluss an das Verpressen können die Entlüftungslöcher mit dem Füllmaterial zugeflossen sein und die angeordneten Bauteile können sicher und luftdicht in der Schicht Füllmaterial verkapselt sein. Die angeordneten Bauteile sind somit manipulationssicher und vor äußeren Einflüssen, insbesondere auch gegen mechanische Einwirkungen, geschützt. Durch die Aufbringung des Füllmaterials ist eine Zeitersparnis bei der Schaltungsträgerproduktion ermöglicht. Durch die Anordnung von Entlüftungsöffnungen in der Isolierschicht ist ein vollständiges Entweichen von Luftvolumina, die insbesondere bei thermischen Prozessen zu einer Delamination des Schaltungsträgers und somit zu einer Störung der elektrischen Kontakte führen können, ermöglicht. Hierdurch kann ein geringerer Ausschussanteil, also von nicht korrekt funktionstüchtigen Schaltungsträgern, zu erwarten sein.
-
Über dem Füllmaterial kann eine weitere Isolierschicht angeordnet werden, so dass das Füllmaterial und die auf einer Isolierschicht angeordneten elektronischen Bauteile zwischen zwei Isolierschichten angeordnet sind. Mittels eines Heißpressverfahrens, also durch eine thermische Behandlung unter Unterdruckatmosphäre können die beiden Isolierschichten mit dem dazwischen angeordneten Füllmaterial verbunden werden. Hierbei wird das Füllmaterial verflüssigt, wobei durch die Entlüftungsöffnungen eine Sogwirkung durch die Unterdruckatmosphäre auf das Füllmaterial wirkt. Somit wird das Umfließen der elektronischen Bauteile durch das verflüssigte Füllmaterial unterstützt. Bei dem Heißpressverfahren wird das verflüssigte Füllmaterial wieder ausgehärtet. Durch die Entlüftungsöffnungen können in dem Füllmaterial zwischen den Isolierschichten eingeschlossene Luftvolumina entweichen.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden beim Beschichten mit Füllmaterial die mit elektronischen Bauteilen bestückten Bereiche ausgespart. Durch das Aussparen der bestückten elektronischen Bauteile ist eine Beschädigung der elektronischen Bauteile, beispielsweise durch Beschichtungswerkzeuge, ausgeschlossen. Das Füllmaterial ist hierbei dazu vorgesehen, die elektronischen Bauteile vor dem bei der Verpressung entstehenden Druck zu entlasten.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden zumindest das Füllmaterial und mindestens eine Isolierschicht zum Verbinden thermisch behandelt. Insbesondere kann es sich bei dem Verpressen der Isolierschichten mit dem Füllmaterial zu einer mehrlagigen Leiterplatte bzw. einem mehrlagigen Schaltungsträger um ein Heißverpressen handeln, bei dem das aufgebrachte Füllmaterial unter Temperaturerhöhung verflüssigt wird und beispielsweise durch einen angelegten Unterdruck durch die Entlüftungsöffnungen gesaugt und somit unter die Bauteile geleitet wird.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens weist mindestens eine Isolierschicht bei ihrer Bereitstellung eine die Isolierschicht zumindest abschnittsweise bedeckende elektrisch leitende Leitschicht auf, die Isolierschicht wird mit Kontaktierungsdurchführungen zur Herstellung elektrischer Kontaktbereiche an der, der Leitschicht abgewandten Seite der Isolierschicht versehen, wobei die Kontaktbereiche zur elektrischen Kontaktierung von zu kontaktierenden elektrischen Bauteilen ausgebildet sind und die Kontaktbereiche mit zu kontaktierenden elektrischen Bauteilen bestückt werden. Auf mindestens einer Seite der Isolierschicht ist abschnittsweise eine elektrisch leitfähige Leitschicht angeordnet. Insbesondere kann die Leitschicht in gewünschter Form strukturiert sein und beispielsweise Leiterbahnen ausbilden. Zur Kontaktierung von an der Oberseite, also der der Leitschicht abgewandten Seite, der Isolierschicht angeordneten elektronischen Bauteilen, werden in die Isolierschicht Kontaktierungsdurchführungen eingebracht. Durch die Kontaktierungsdurchführungen sind Kontaktbereiche an der Oberfläche ausgebildet, die über die Kontaktierungsdurchführungen mit der Leitschicht auf der Unterseite verbunden sind. Beispielsweise können die Kontaktierungsdurchführungen durch Öffnungen, insbesondere Bohrungen ausgebildet sein, die die Isolierschicht senkrecht zu der von der Isolierschicht aufgespannten Ebene schneiden. Die Öffnungen können beispielsweise mittels Bohren in die Isolierschicht eingebracht werden und mit einem leitfähigen Material ausgekleidet bzw. gefüllt werden. Durch die Kontaktierungsdurchführungen sind somit Kontaktbereiche an der Oberseite der Isolierschicht ausgebildet. Die Kontaktbereiche sind zur Kontaktierung von elektronischen Bauteilen, insbesondere von SMD-Bauteilen, vorgesehen. Vorzugsweise zwischen zwei Kontaktierungsdurchführungen kann die Isolierschicht mit Entlüftungsöffnungen versehen werden. Vorzugsweise nach dem Einbringen der Entlüftungsöffnungen in die Isolierschicht werden die Kontaktbereiche mit den entsprechenden zu kontaktierenden elektronischen Bauteilen bestückt. Nach dem Bestücken der Kontaktbereiche wird das Füllmaterial auf die Oberseite, also die die Kontaktbereiche aufweisende Seite der Isolierschicht aufgebracht.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird mindestens eine Entlüftungsöffnung im Bereich zwischen zwei Kontaktierungsdurchführungen angeordnet. Um ein optimales Umfließen des Füllmaterials um, insbesondere unter, die bestückten Bauteile zu ermöglichen, sind die Entlüftungsöffnungen in der Isolierschicht vorzugsweise zwischen den Kontaktbereichen, mit denen ein Bauteil kontaktiert wird, angeordnet. Nach dem Bestücken der Kontaktbereiche sind die Entlüftungsöffnungen somit unterhalb der zu kontaktierenden Bauteile angeordnet. Insbesondere bei einem Heißverpressen der Isolierschichten unter Unterdruckatmosphäre wird das Füllmaterial, insbesondere ein Kunstharz, durch die Entlüftungsöffnungen angesaugt, so dass das Füllmaterial auch unter die Bauteile fließt. Eine vollständige Verkapselung der elektronischen Bauteile durch das Füllmaterial ist somit ermöglicht. Zudem ist durch die Anordnung der Entlüftungsöffnungen das Verbleiben von Luftvolumina in dem Füllmaterial ausgeschlossen.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird mindestens ein zu kontaktierendes elektronisches Bauteil über einer Entlüftungsöffnung angeordnet. Nach dem Einbringen der Kontaktierungsdurchführungen können die Entlüftungsöffnungen an den gewünschten Positionen in die Isolierschicht eingebracht werden. Über den Entlüftungsöffnungen werden die zu kontaktierenden Bauteile mit den entsprechenden Kontaktbereichen auf der Oberseite verbunden, so dass die Bauteile oberhalb der Entlüftungsöffnungen angeordnet sind.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Entlüftungsöffnungen in Bereichen angeordnet, die auf beiden Seiten der Isolierschicht nicht von anderen Strukturen belegt sind. Bei anderen Strukturen kann es sich insbesondere um Leiterbahnen oder anderweitige Strukturen zur Kontaktierung von Bauteilen handeln. Durch eine entsprechende Anordnung der Entlüftungsöffnungen in Bereichen, in denen keine weiteren Strukturen vorgesehen sind, ist eine Störung bzw. Beschädigung der weiteren Strukturen durch die Einbringung von Entlüftungsöffnungen ausgeschlossen.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens handelt es sich bei dem Füllmaterial um mit Harz getränkte Fasern. Bei dem Füllmaterial kann es sich insbesondere um ein Prepreg handeln, also um Fasern die mit einem Reaktionsharz getränkt wurden. Hierdurch ist eine besondere Stabilität der Schicht Füllmaterial und ein einfaches Aufbringen des Füllmaterials gegeben.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Isolierschichten unter Vakuumatmosphäre miteinander verpresst. Die Isolierschichten, zwischen denen die zu kontaktierenden Bauteile sowie das Füllmaterial angeordnet sind, können miteinander in einem Heißpressverfahren verbunden werden. Insbesondere kann das Heißpressverfahren unter Vakuumatmosphäre erfolgen, so dass das verflüssigte Füllmaterial durch die Entlüftungsöffnungen um die zu verkapselnden Bauteile herum gesaugt wird.
-
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die fertig verbundenen Isolierschichten als Ausgangsschichten für weitere Schichtanordnungen genutzt. Beispielsweise können weitere Durchführungsöffnungen vorgesehen sein, die die untere Isolierschicht mit beispielsweise einer dritten Isolierschicht, die über der zweiten Isolierschicht angeordnet ist, elektrisch leitend verbinden.
-
Bei einem Schaltungsträger mit mindestens einer elektrisch isolierenden Isolierschicht, mit mindestens einer auf mindestens einer Isolierschicht angeordneten Schicht Füllmaterial und mit mindestens einem auf der Isolierschicht angeordneten elektronischen Bauteil, ist vorgesehen, dass die Isolierschicht mindestens eine Entlüftungsöffnung aufweist und dass mindestens ein elektronisches Bauteil vollständig von dem Füllmaterial umgeben ist. Der Schaltungsträger weist mindestens eine elektrisch isolierende Isolierschicht auf, auf der zu kontaktierende elektronische Bauteile angeordnet sind. Die elektronischen Bauteile können beispielsweise über Laser-Vias elektrisch kontaktiert werden. Ein Füllmaterial ist auf der Isolierschicht, insbesondere um die elektronischen Bauteile herum, angeordnet. Bei dem Füllmaterial kann es sich beispielsweise um mit Kunstharz getränkte Fasern, sogenannte Prepreg, handeln. Die Isolierschicht weist mindestens eine Entlüftungsöffnung, insbesondere mehrere Entlüftungsöffnungen, auf, die vorzugsweise im Bereich der elektronischen Bauteile angeordnet sind. Insbesondere können die elektronischen Bauteile oberhalb von Entlüftungsöffnungen der Isolierschicht angeordnet sein. Die Entlüftungsöffnungen können beispielsweise durch Bohrungen oder ähnliches in die Isolierschicht eingebracht sein, wobei die Entlüftungsöffnungen vorzugsweise senkrecht zu der von der Isolierschicht aufgespannten Ebene angeordnet sind und die Isolierschicht somit senkrecht durchdringen. Durch die Verwendung eines Heißpressverfahrens unter angelegtem Vakuum kann das Kunstharz-Fasergemisch verflüssigt werden und die elektronischen Bauteile dabei komplett umschließen. Durch die Entlüftungsöffnungen kann ein Sogeffekt durch das angelegte Vakuum auf das Füllmaterial ausgeübt sein, so dass ein Umfließen der elektronischen Bauteile durch das Füllmaterial unterstützt ist. Die Entlüftungsöffnungen können nach dem Aushärten des Füllmaterials zumindest teilweise mit dem Füllmaterial ausgefüllt sein.
-
Der Schaltungsträger weist mindestens zwei elektrisch isolierende Isolierschichten auf, mindestens eine Isolierschicht weist mindestens eine die Isolierschicht zumindest abschnittsweise bedeckende elektrisch leitende Leitschicht auf, das Füllmaterial ist zwischen mindestens zwei Isolierschichten angeordnet, mindestens eine Isolierschicht weist mindestens zwei Kontaktierungsdurchführungen zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen mindestens zwei Kontaktbereichen an der Oberseite der Isolierschicht mit der an der Unterseite der Isolierschicht angeordneten Leitschicht auf, mindestens ein elektronisches Bauteil ist mit elektrischem Kontakt zu den Kontaktbereichen angeordnet, mindestens eine Isolierschicht weist zwischen zwei Kontaktierungsdurchführungen mindestens eine Entlüftungsöffnung auf und mindestens ein elektronisches Bauteil ist vollständig von dem Füllmaterial umgeben. Mindestens eine der Isolierschichten ist zumindest abschnittsweise mit einer elektrisch leitenden Leitschicht bedeckt. Durch die vorzugsweise aus einem metallischen Material bestehende Leitschicht können beispielsweise Leiterbahnen oder Kontaktierungsbereiche ausgebildet sein, die zur Verschaltung von elektronischen Bauteilen genutzt werden können. Mindestens eine Isolierschicht weist mindestens zwei Kontaktierungsdurchführungen zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei Kontaktbereichen an der Oberseite der Isolierschicht und der Leitschicht an der Unterseite der Isolierschicht auf. Durch die elektrisch leitenden Kontaktierungsdurchführungen können an der Oberseite der Isolierschicht, also an der, den Leitschichten abgewandten Seite der Isolierschicht, Kontaktbereiche ausgebildet sein, mit denen beispielsweise elektronische Bauteile kontaktiert und über die Leitschichten miteinander verschaltet werden können. Die Kontaktierungsdurchführungen können beispielsweise durch Bohrungen in der Isolierschicht ausgebildet sein, die mittels eines elektrisch leitenden Materials leitfähig gemacht werden. Zwischen zwei Kontaktierungsdurchführungen können eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen angeordnet sein. Die Entlüftungsöffnungen können beispielsweise durch Bohrungen oder Ähnliches ausgeführt sein, die die Isolierschicht senkrecht zu der von der Leiterplatte aufgespannten Ebene durchdringen. Die Kontaktbereiche können mit den vorgesehenen elektronischen Bauteilen bestückt sein. Ein Füllmaterial ist auf der Isolierschicht, insbesondere auf der mit den elektronischen Bauteilen bestückten Seite der Isolierschicht, also auf der keine Leitschichten aufweisenden Seite der Isolierschicht, angeordnet. Insbesondere kann es sich bei dem Füllmaterial um mit Kunstharz getränkte Fasern, sogenanntes Prepreg, handeln. Über dem Füllmaterial kann eine weitere Isolierschicht angeordnet sein und die beiden Isolierschichten mit dem dazwischen liegenden Füllmaterial können miteinander verpresst sein. Insbesondere kann zum miteinander Verpressen der Isolierschichten ein Heißpressverfahren unter Vakuumbedingungen zum Einsatz kommen. Durch die Verwendung eines Heißpressverfahrens unter angelegtem Vakuum kann das Kunstharz-Faser-Gemisch sich verflüssigen und die auf die Kontaktbereiche aufgebrachten elektronischen Bauteile komplett umschließen. Durch die Entlüftungsöffnungen kann ein Sogeffekt durch das angelegte Vakuum auf das Füllmaterial ausgeübt sein, so dass ein Umfließen der elektronischen Bauteile durch das Füllmaterial unterstützt ist. Insbesondere können elektronische Bauteile, die mittels Kontaktierungsdurchführungen kontaktiert sind, über einer oder mehreren Entlüftungsöffnungen angeordnet sein. Die Entlüftungsöffnungen können nach dem Aushärten des Füllmaterials zumindest teilweise mit dem Füllmaterial ausgefüllt sein. Beispielsweise zur stichpunktartigen Überprüfung der korrekten Kontaktierung der elektronischen Bauteile und der korrekten Verteilung des Füllmaterials kann eine entsprechende Querschnittsfläche der fertig produzierten Leiterplatte untersucht werden. Hierzu kann beispielsweise ein Schliffbild des zu untersuchenden Bereiches angefertigt werden. Insbesondere kann hierzu der Bereich zwischen zwei Kontaktierungsdurchführungen, mit den auf den durch die Kontaktierungsdurchführungen ausgebildeten Kontaktbereichen angeordneten elektronischen Bauteilen und den unter den elektronischen Bauteil angeordneten Entlüftungsöffnungen aufgeschliffen werden, um den Querschnitt untersuchen zu können. Bei dem Verpressen einer Isolierschicht mit dem Füllmaterial können die beiden Schichten ineinander übergehen, so dass hier eventuell keine Unterscheidung der Schicht Füllmaterial von der Isolierschicht ermöglicht ist.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Füllmaterial zumindest anteilig aus einem ausgehärteten Harz, insbesondere aus einem Gemisch aus ausgehärtetem Harz und Fasern. Als Füllmaterial zwischen zwei Isolierschichten des Schaltungsträgers kann sogenanntes Prepreg zur Verwendung kommen, wobei es sich um ein Gemisch aus Kunstharz und Fasern handelt. Bei dem Heißverpressen der Isolierschicht wird das zwischen den Isolierschichten angeordnete Prepreg verflüssigt, sodass alle angeordneten Bauteile von dem verflüssigten Prepreg umflossen werden. Bei dem Verpressen der Isolierschichten kann das Faser-HarzGemisch entsprechend ausgehärtet werden. Durch das ausgehärtete Prepreg sind die elektronischen Bauteile gegen äußere Einflüsse geschützt und dem Schaltungsträger wird zusätzliche Stabilität verliehen.
-
Mindestens eine Entlüftungsöffnung ist zumindest abschnittsweise von dem Füllmaterial gefüllt. Die Entlüftungsöffnungen sind vorzugsweise unterhalb eines, auf zwei Kontaktbereichen angeordneten, elektronischen Bauteils angeordnet. Beim Heißverpressen der Isolierschichten wird das Füllmaterial verflüssigt und durch das Anlegen eines Vakuums kann über die Entlüftungsöffnungen ein Sogeffekt auf das Füllmaterial ausgeübt werden. Hierdurch wird das Füllmaterial auch unter die elektronischen Bauteile und in die Entlüftungsöffnungen gesogen. Nach dem Aushärten des Füllmaterials sind somit die Entlüftungsöffnungen mit dem Füllmaterial verfüllt und verschlossen. Durch das Verschließen der Entlüftungsöffnungen mit dem Prepreg ist kein Stabilitätsverlust der Isolierschicht durch die eingebrachten Öffnungen gegeben.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
- 1a bis 1f: Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2: die Querschnittsfläche einer Leiterplatte mit Isolierschichten und eingebetteten elektronischen Bauteilen vor dem Heißverpressen in einer Seitenansicht;
- 3: die Querschnittsfläche eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers, insbesondere einer Leiterplatte, mit mehreren Entlüftungsöffnungen in einer Seitenansicht; und
- 4: die Isolierschicht mit Entlüftungsöffnungen vor dem Bestücken in einer Draufsicht.
-
In 1a bis 1f sind Zwischenschritte des Verfahrensablaufs zur Herstellung eines Schaltungsträgers, insbesondere einer Leiterplatte, dargestellt.
-
In 1a ist eine Isolierschicht 1 mit einer die Isolierschicht 1 einseitig bedeckenden Leitschicht 2 dargestellt. Insbesondere ist die Leitschicht 2 an der Unterseite der Isolierschicht 1 angeordnet. Die Isolierschicht 1 kann vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff bestehen. Die Leitschicht 2 kann aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
-
In 1b ist eine Isolierschicht gemäß 1a mit Kontaktierungsdurchführungen 3 und Kontaktbereichen 4 dargestellt. Die Kontaktierungsdurchführungen 3 können beispielsweise durch das Einbringen von Öffnungen, beispielsweise durch Bohrungen, senkrecht zu der von der Isolierschicht 1 aufgespannten Ebene, hergestellt werden. Die eingebrachten Öffnungen werden hierzu mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet. Durch die Kontaktierungsdurchführungen 3 sind Kontaktbereiche 4 auf der Oberseite der Isolierschicht 1, also auf der keine Leitschichten 2 aufweisenden Seite der Isolierschicht 1, angeordnet. Die Kontaktbereiche 4 sind zur Kontaktierung von zu verschaltenden elektronischen Bauteilen vorgesehen.
-
In 1c ist eine Isolierschicht 1 gemäß 1b mit einer Entlüftungsöffnung 5 dargestellt. Zwischen den Kontaktierungsdurchführungen 3 wird mindestens eine Entlüftungsöffnung 5 in die Isolierschicht 1 eingebracht. Bei der Entlüftungsöffnung 5 kann es sich beispielsweise um eine Bohrung oder um eine anderweitig eingebrachte Öffnung handeln.
-
In 1d ist eine Isolierschicht 1 gemäß 1c mit einem auf den Kontaktbereichen 4 angeordneten elektronischen Bauteil 6 dargestellt. Auf den Kontaktbereichen 4 werden durch Bestückungsverfahren elektronische Bauteile 6 platziert. Bei den elektronischen Bauteilen 6 kann es sich insbesondere um SMD-Bauteile handeln. Das elektronische Bauteil 6 ist oberhalb einer Entlüftungsöffnung 5 angeordnet.
-
In 1e ist eine Isolierschicht 1 gemäß 1d mit auf der Oberseite angeordnetem Füllmaterial 7 und einer weiteren Isolierschicht 8 dargestellt. Auf die mit elektronischen Bauteilen 6 bestückte Oberseite der Isolierschicht 1 wird ein Füllmaterial 7 aufgebracht. Bei dem Füllmaterial 7 kann es sich beispielsweise um mit Kunstharz getränkte Fasern, sogenanntes Prepreg, handeln. Das Füllmaterial 7 wird hierbei um die Kontaktbereiche 4 und die elektronischen Bauteile 6 herum aufgebracht. Insbesondere wird das Füllmaterial 7 auch oberhalb des elektronischen Bauteils 6 aufgebracht. Über dem Füllmaterial 7 wird eine weitere Isolierschicht 8 angeordnet. Die Isolierschichten 1, 8 mit dem dazwischen angeordneten Füllmaterial 7 werden in einem Heißpressverfahren unter erhöhter Temperatur und Vakuumatmosphäre miteinander verpresst. Hierbei wird das Füllmaterial 7 verflüssigt und kann somit das elektronische Bauteil 6 vollständig umfließen. Durch das Anlegen einer Vakuumatmosphäre kann auf das Füllmaterial 7 durch die Entlüftungsöffnung 5 ein Sog wirken, so dass das Füllmaterial 7 auch unter das elektronische Bauteil 6 gezogen wird. Somit ist ein vollständiges Umschließen des elektronischen Bauteils 6 durch das Füllmaterial 7 ermöglicht. In dem Füllmaterial 7 angeordnete Gasvolumina können durch die Entlüftungsöffnung 5 entweichen. Bei dem Heißverpressen wird das Füllmaterial 7 ausgehärtet.
-
In 1f ist eine Leiterplatte 9 mit zwei Isolierschichten 1, 8 und dazwischen angeordnetem Füllmaterial 7 dargestellt. Das ausgehärtete Füllmaterial 7 ist durch die angelegte Vakuumatmosphäre bis in die Entlüftungsöffnung 5 eingedrungen und dort ausgehärtet, sodass die Entlüftungsöffnung 5 von dem Füllmaterial 7 ausgefüllt ist. Die Schichtabfolge aus den Isolierschichten 1, 8 und dem Füllmaterial 7 kann zum Aufbringen weiterer Schichten zum Herstellen einer mehrlagigen Leiterplatte verwendet werden.
-
In 2 ist eine Leiterplatte 9 mit Isolierschichten 1, 8 und dazwischen angeordnetem Füllmaterial 7 vor dem Heißverpressen dargestellt. Das Füllmaterial 7 wird auf die Oberseite der Isolierschicht 1 aufgebracht, wobei die elektronischen Bauteile 6 ausgespart werden. In einer Füllmaterialaussparung 10 können auch mehrere elektronische Bauteile 6 angeordnet werden. Des Weiteren können Kontaktierungsdurchführungen 11 zwischen der Leitschicht 2 an der Unterseite der Isolierschicht 1 und der Oberseite der zweiten Isolierschicht 8 vorgesehen sein.
-
In 3 ist eine Leiterplatte 9 mit Isolierschichten 1, 8 und dazwischen angeordnetem Füllmaterial 7 dargestellt. Unter dem elektronischen Bauteil 6 zwischen den Kontaktbereichen 4 sind mehrere Entlüftungsöffnungen 5 angeordnet, durch die im Füllmaterial 7 eingeschlossene Gasvolumina entweichen können.
-
In 4 ist die Oberseite einer Isolierschicht 1 mit angeordneten Entlüftungsöffnungen 5 und Kontaktbereichen 4 vor dem Bestücken mit elektronischen Bauteilen in einer Draufsicht dargestellt. Die Entlüftungsöffnungen 5 sind in Bereichen angeordnet, die nicht durch andere Strukturen belegt sind, wie beispielsweise Leiterbahnen 12, die auf beiden Seiten der Isolierschicht 1 angeordnet sein können. Eine auf der Unterseite der Isolierschicht 1 angeordnete Leiterbahn 12 wird somit nicht durch die für die Entlüftungsöffnungen 5 eingebrachten Bohrungen beschädigt.
-
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
