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Die Erfindung betrifft einen Komponententräger und ein Verfahren zur Herstellung eines Komponententrägers.
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Im Zusammenhang mit wachsenden Produktfunktionalitäten von mit einer oder mehreren elektronischen Komponenten (Bauelementen) ausgestatteten Komponententrägern und der zunehmenden Miniaturisierung dieser Komponenten sowie einer steigenden Anzahl von auf den Komponententrägern, wie zum Beispiel Leiterplatten (printed circuit boards, PCBs), zu montierenden Komponenten werden immer leistungsfähigere arrayartige Komponenten oder Packages (Packungen, Baugruppen, Gehäuse) mit mehreren Komponenten eingesetzt, die eine Mehrzahl von Kontakten oder Anschlüssen mit immer geringerem Abstand zwischen diesen Kontakten aufweisen. Die Abfuhr von Wärme, die von solchen Komponenten und dem Komponententräger selbst während des Betriebs erzeugt wird, wird immer schwieriger. Gleichzeitig müssen die Komponententräger mechanisch robust und elektrisch zuverlässig sein, um auch unter rauen Bedingungen betrieben werden zu können. All diese Anforderungen gehen einher mit einer weiteren Miniaturisierung der Komponententräger und ihrer Bestandteile.
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Insbesondere kann es vorteilhaft sein, elektrisch leitfähige Schichtstrukturen und/oder Komponenten, die auf einem Komponententräger montiert und/oder in diesen eingebettet sind, in geeigneter Qualität effizient zu kontaktieren. Für diesen und andere Zwecke kann die Bildung von mechanischen Vias und Laser-Vias, die auch mit Kupfer gefüllt sein können, vorteilhaft sein.
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Es mag einen Bedarf geben, einen Komponententräger mit einer guten elektrischen Zuverlässigkeit herzustellen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Komponententräger bereitgestellt, der eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche, ein Durchgangsloch (insbesondere ein Laserdurchgangsloch), das sich durch die elektrisch isolierende Schichtstruktur zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche erstreckt, und eine elektrisch leitfähige Brückenstruktur, die gegenüberliegende Seitenwände verbindet, die das Durchgangsloch begrenzend (insbesondere definieren die Seitenwände eine Grenze zwischen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur und dem Durchgangsloch) aufweist, wobei das Durchgangsloch einen ersten sich verjüngenden Teilbereich, der sich von der ersten Hauptoberfläche erstreckt, und einen zweiten sich verjüngenden Teilbereich, der sich von der zweiten Hauptoberfläche erstreckt, aufweist, wobei die elektrisch leitfähige Brückenstruktur durch eine erste Abgrenzungsfläche, die der ersten Hauptoberfläche zugewandt ist, und durch eine zweite Abgrenzungsfläche, die der zweiten Hauptoberfläche zugewandt ist, begrenzt ist, wobei eine zentrale Brückenebene so definiert ist, dass sie sich parallel zu der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche und an (oder durch oder einschließlich) einem vertikalen Zentrum zwischen einem untersten Punkt der ersten Abgrenzungsfläche und einem obersten Punkt der zweiten Abgrenzungsfläche erstreckt, wobei ein erster Schnittpunkt als ein erster Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene und einer der Seitenwände, die das Durchgangsloch begrenzen, definiert ist, und wobei eine Länge eines kürzesten Abstands (insbesondere eine Länge einer ersten Senkrechten) von dem ersten Schnittpunkt zu der ersten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm beträgt.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Komponententrägers bereitgestellt, wobei das Verfahren die Bildung eines Durchgangslochs (insbesondere eines Laserdurchgangslochs), das sich zwischen einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur erstreckt, wobei das Durchgangsloch mit einem ersten sich verjüngenden Teilbereich, der sich von der ersten Hauptoberfläche erstreckt, und einem zweiten sich verjüngenden Teilbereich, der sich von der zweiten Hauptoberfläche erstreckt, ausgebildet ist, und das Bilden einer elektrisch leitfähigen Brückenstruktur, die gegenüberliegende Seitenwände verbindet, die das Durchgangsloch begrenzen, wobei die elektrisch leitfähige Brückenstruktur so ausgebildet ist, dass sie durch eine erste Abgrenzungsfläche, die der ersten Hauptoberfläche zugewandt ist, und durch eine zweite Abgrenzungsfläche, die der zweiten Hauptoberfläche zugewandt ist, begrenzt wird, umfasst, wobei eine zentrale Brückenebene so definiert ist, dass sie sich parallel zu der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche und in einem vertikalen Zentrum zwischen einem untersten Punkt der ersten Abgrenzungsfläche und einem obersten Punkt der zweiten Abgrenzungsfläche erstreckt, wobei ein erster Schnittpunkt als ein erster Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene und einer der Seitenwände, die das Durchgangsloch begrenzen, definiert ist, und wobei die elektrisch leitfähige Brückenstruktur so ausgebildet ist, dass eine Länge eines kürzesten Abstands, insbesondere eine Länge einer ersten Senkrechten, von dem ersten Schnittpunkt zu der ersten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm beträgt.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Komponententräger“ insbesondere jede beliebige Trägerstruktur bedeuten, die in der Lage ist, eine oder mehrere Komponenten darauf und/oder darin unterzubringen zum Bereitstellen von sowohl mechanischem Halt und/oder elektrischer Anschlussfähigkeit. Mit anderen Worten kann ein Komponententräger als ein mechanischer und/oder elektronischer Träger für Komponenten konfiguriert sein. Insbesondere kann ein Komponententräger eine (gedruckte) Leiterplatte (PCB), ein organischer Zwischenträger (Interposer) oder ein IC-Substrat (integrierte Schaltung Substrat) sein. Ein Komponententräger kann auch eine Hybridplatte bzw. -platine sein, die verschiedene der oben genannten Komponententrägertypen kombiniert.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Schichtstruktur“ insbesondere eine durchgehende Schicht, eine strukturierte bzw. mit einem Muster versehene Schicht oder eine Mehrzahl von nicht aufeinander folgenden Inseln innerhalb einer gemeinsamen Ebene bezeichnen.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Durchgangsloch“ insbesondere ein Loch bezeichnen, das sich vollständig durch eine gesamte elektrisch isolierende Schichtstruktur erstreckt und das insbesondere und vorzugsweise durch Laserbearbeitung gebildet werden kann. Das Durchgangsloch, das auch als Durchgangsöffnung oder Durchgangsbohrung bezeichnet werden kann, kann also ein Laserdurchgangsloch sein. Ein solches Durchgangsloch kann zum Beispiel zwei gegenüberliegende, sich verjüngende Teilbereiche aufweisen, die sich von den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur aus erstrecken. Ein Durchgangsloch kann zum Beispiel durch eine Kombination von Laserschüssen von der Vorder- und Rückseite, d.h. von den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, hergestellt werden. Von jeder dieser Seiten können ein oder mehrere Laserschüsse durchgeführt werden. Auch die Bildung eines Durchgangslochs durch Laserbearbeitung von nur einer Hauptoberfläche aus kann möglich sein. Darüber hinaus kann die Bildung eines Durchgangslochs auch mit anderen Methoden als der Laserbearbeitung, zum Beispiel durch eine Plasmabehandlung, durchgeführt werden.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Brückenstruktur“ insbesondere eine elektrisch leitfähige Struktur bezeichnen, die sich im Wesentlichen horizontal zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden der elektrisch isolierenden Schichtstruktur erstreckt und das Durchgangsloch begrenzt, insbesondere an oder nahe einem engsten Teil des Durchgangslochs. Eine solche Brückenstruktur kann zum Beispiel durch Plattieren nach der Durchgangslochbildung gebildet werden. Nach einem solchen Plattierungsvorgang wird das zuvor gebildete Durchgangsloch nur teilweise mit elektrisch leitfähigem Material, das die Brückenstruktur bildet, gefüllt, so dass die Brückenstruktur nach oben durch eine erste Abgrenzungsfläche und nach unten durch eine zweite Abgrenzungsfläche begrenzt wird. Sowohl die erste Abgrenzungsfläche als auch die zweite Abgrenzungsfläche können eine konkave Form haben.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „zentrale Brückenebene“ insbesondere eine virtuelle Ebene mit horizontaler Ausdehnung, d.h. parallel zu den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, bezeichnen, die sich in der Mitte zwischen einem untersten Punkt der ersten Abgrenzungsfläche und einem obersten Punkt der zweiten Abgrenzungsfläche auf einem Höhenniveau erstreckt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung wird die zentrale Brückenebene zur Festlegung einer Mindestabstandsregel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in Betracht gezogen.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „Schnittpunkt“ als ein virtueller Punkt eingeführt, der zur Formulierung der Mindestabstandsdesignregel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der jeweilige Schnittpunkt wird als ein virtueller Schnittpunkt zwischen der vorgenannten zentralen Brückenebene und einer der Seitenwände der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die das Durchgangsloch in einer Querschnittsansicht begrenzen, definiert.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „eine Senkrechte“ insbesondere eine gerade Linie bezeichnen, die von einem jeweiligen Schnittpunkt bis zu einer jeweiligen Abgrenzungsfläche verläuft und diese Abgrenzungsfläche so schneidet, dass zwischen der geraden Linie und einer Tangente (insbesondere einer Tangentialebene) an die gekrümmte Abgrenzungsfläche an einer Schnittposition ein rechter Winkel gebildet wird. Mit anderen Worten und beschreibend gesprochen, kann die Senkrechte einer kürzesten Verbindungslinie zwischen dem Schnittpunkt und der Abgrenzungsfläche entsprechen und letztere in einem rechten Winkel schneiden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Komponententrägers mit einem mit elektrisch leitfähigem Material gefüllten Durchgangsloch (insbesondere Laserdurchgangsloch) bereitgestellt, wobei die elektrische Zuverlässigkeit des gefüllten Durchgangslochs sehr vorteilhaft ist. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bei der Erfüllung einer bestimmten Designregel (Konstruktionsregel) für die Brückenstruktur, die einen Teil des Durchgangslochs eines Komponententrägers ausfüllt, die elektrische und mechanische Zuverlässigkeit des erhaltenen Komponententrägers hoch ist. Das bedeutet, dass unerwünschte Erscheinungen, wie zum Beispiel Risse in dem elektrisch leitfähigen Füllmedium, das das Durchgangsloch ausfüllt, und/oder in einem mit elektrisch leitfähigem Material gefüllten Innenraum des Durchgangslochs verbleibende Hohlräume bei Einhaltung dieser Designregel zuverlässig verhindert oder zumindest stark unterdrückt werden können. Insbesondere bezieht sich die genannte Designregel auf die Tatsache, dass der kürzeste Abstand zwischen einer Seitenwand des Durchgangslochs auf dem vertikalen Niveau einer zentralen Ebene der Brückenstruktur und einer entsprechenden, die Brückenstruktur begrenzenden Grenzfläche mindestens 8 µm betragen sollte. Obwohl es vorzuziehen ist, dass diese Designregel für beide oder alle Schnittpunkte zwischen den Seitenwänden und der zentralen Ebene einerseits und den beiden Abgrenzungsflächen andererseits erfüllt wird, wurden bereits gute Ergebnisse erzielt, wenn diese Designregel bereits für einen Schnittpunkt und eine Abgrenzungsfläche erfüllt wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Durchgangsloch in einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur, das teilweise oder vollständig mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt ist, bereitgestellt werden, was zu einer hohen Zuverlässigkeit eines entsprechend hergestellten Komponententrägers führt. Ein solcher Komponententräger kann selbst hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit erfüllen angesichts der beschriebenen Ausbildung der metallischen Füllschicht des Laser-Vias. Genauer gesagt, durch die Steuerung der Brückenplattierung zur Bildung einer elektrisch leitfähigen Füllstruktur (insbesondere einer Kupferstruktur mit im Wesentlichen horizontaler Ausdehnung im Durchgangsloch) kann eine deutlich erhöhte Zuverlässigkeitsleistung erzielt werden. Anschaulich gesprochen kann durch die Kontrolle der Brückenplattierungsdicke an der Ecke des Durchgangslochs die Zuverlässigkeitsleistung verbessert werden. Während herkömmlich ein Versagen bereits nach 10 - 20 maligem Reflow mit mittlerer Glasübergangstemperatur / mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient der Materialien auftreten kann, trat ein Versagen erst nach mehr als 30 maligem Reflow mit mittlerer Glasübergangstemperatur / mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient der Materialien gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung auf. Experimente haben gezeigt, dass eine solche verbesserte Zuverlässigkeit durch die Kontrolle des Mindestabstandes von der Via-Wand und dem Brückenmittelpunkt-Schnittpunkt zu der Oberfläche der Brückenplattierungsschicht mit einer Kontrollgrenze von mindestens 8 µm erreicht werden kann. So kann ein robuster und zuverlässiger Durchgangslochkern-Prozess erreicht werden. Ein solches Verfahren ist mit einem modifizierten semi-additiven Verarbeitungs- (mSAP) Prozessablauf gut kompatibel.
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Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des Komponententrägers und des Verfahrens erläutert.
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In einer Ausführungsform beträgt die Länge des kürzesten Abstands, insbesondere der ersten Senkrechten, von dem ersten Schnittpunkt bis zu der ersten Abgrenzungsfläche mindestens 15 µm. Besonders geeignete Ergebnisse im Hinblick auf die elektrische, mechanische und thermische Zuverlässigkeit wurden erreicht, wenn der genannte kürzeste Abstand eine Mindestlänge von 15 µm hat.
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In einer Ausführungsform liegt die Länge der kürzesten Strecke, insbesondere der ersten Senkrechten, von dem ersten Schnittpunkt bis zu der ersten Abgrenzungsfläche in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, insbesondere zwischen 20 µm und 30 µm. Es hat sich herausgestellt, dass die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Länge der ersten Senkrechten innerhalb der genannten Bereiche gewählt wurde. Wenn die Länge der kürzesten Strecke zu klein wird, können Zuverlässigkeitsprobleme auftreten. Wenn der kürzeste Abstand zu groß wird, kann es schwieriger werden, das gesamte Durchgangsloch, falls gewünscht, vollständig zu füllen und/oder eine hohlraumfreie Brückenstruktur mit homogenen Eigenschaften zu erhalten.
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In einer Ausführungsform ist eine Länge eines kürzesten Abstands, insbesondere einer zweiten Senkrechten, von dem ersten Schnittpunkt zu der zweiten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 15 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, vorzugsweise zwischen 20 µm und 30 µm. Um die Zuverlässigkeit des Komponententrägers weiter zu verbessern, hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, dass auch der gegenüberliegende zweite Schnittpunkt den oben beschriebenen Designregeln hinsichtlich des Mindestabstandes entspricht.
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In einer Ausführungsform wird ein zweiter Schnittpunkt als ein zweiter Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene und einer der Seitenwände der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die das Durchgangsloch begrenzen, definiert, wobei eine Länge eines kürzesten Abstandes, insbesondere einer dritten Senkrechten, von dem zweiten Schnittpunkt zu der ersten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 15 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, vorzugsweise zwischen 20 µm und 30 µm, ist. Somit kann der zweite Schnittpunkt entsprechend der Definition des ersten Schnittpunktes, wie hierin beschrieben, definiert werden. Die Zuverlässigkeit des Komponententrägers und insbesondere des elektrisch leitfähigen gefüllten Durchgangslochs kann weiter verbessert werden, wenn die oben genannten Designregeln bezüglich der ersten und/oder zweiten Senkrechten bzw. des ersten und/oder zweiten kürzesten Abstandes auch für die dritte Senkrechte bzw. den dritten kürzesten Abstand, die bzw. der dem in einer Querschnittsansicht des Komponententrägers definierten zweiten Schnittpunkt entspricht, erfüllt sind.
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In einer Ausführungsform ist eine Länge eines kürzesten Abstandes, insbesondere einer vierten Senkrechten, von dem zweiten Schnittpunkt zu der zweiten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 15 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, vorzugsweise zwischen 20 µm und 30 µm. Wenn die beschriebenen Designregeln auch durch die vierte Senkrechte oder den vierten kürzesten Abstand erfüllt werden, können Zuverlässigkeitsprobleme noch unwahrscheinlicher gemacht werden.
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In einer Ausführungsform wird eine Umfangsschnittlinie definiert, indem alle Schnittpunkte, die einem Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene und den umlaufenden Seitenwänden der elektrisch isolierenden Schichtstruktur entsprechen, miteinander verbunden werden, wobei eine Länge aller kürzesten Abstände, insbesondere aller Senkrechten, von der Umfangsschnittlinie zu der ersten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 15 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, vorzugsweise zwischen 20 µm und 30 µm, beträgt. Gemäß einer solch stark bevorzugten Ausführungsform wird die genannte Designregel über den gesamten Umfang des Durchgangslochs in Bezug auf die erste Abgrenzungsfläche erfüllt. Anschaulich gesprochen, schneidet die zentrale Brückenebene die dreidimensionale Seitenwandoberfläche, die das Durchgangsloch entlang einer planaren, ringförmigen Schnittlinie begrenzt. Gemäß der genannten Ausführungsform ist die oben beschriebene Designregel bezüglich des Mindestabstandes für jeden einzelnen Punkt auf dieser Umfangsschnittlinie in Bezug auf die erste Abgrenzungsfläche erfüllt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in dem mit elektrisch leitfähigem Material gefüllten Durchgangsloch keine umlaufende Schwachstelle im Hinblick auf die Zuverlässigkeit auftritt.
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In einer Ausführungsform ist eine Länge aller kürzesten Abstände, insbesondere aller Senkrechten, von der Umfangsschnittlinie zu der zweiten Abgrenzungsfläche mindestens 8 µm, insbesondere mindestens 15 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 20 µm und 40 µm, vorzugsweise zwischen 20 µm und 30 µm. Die genannte Gestaltungsregel kann somit, bezogen auf die zuvor beschriebene Ausführungsform, auch für die gesamte Umfangsschnittlinie in Bezug auf die zweite Abgrenzungsfläche erfüllt werden. Dies entspricht der am meisten bevorzugten Ausführungsform im Hinblick auf die Verlässlichkeit.
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In einer Ausführungsform ist eine Dicke der elektrisch isolierenden Schichtstruktur weniger als 100 µm, insbesondere weniger als 60 µm, vor allem im Bereich zwischen 30 µm und 60 µm. Insbesondere bei relativ dünnen elektrisch isolierenden Schichtstrukturen, d.h. mit einer Dicke von 100 µm oder weniger, werden Zuverlässigkeitsprobleme bei der elektrisch leitfähigen Füllung von Durchgangslöchern immer mehr ein Problem. Wenn jedoch die oben beschriebene Mindestabstandsdesignregel erwartet bzw. eingehalten wird, hat sich herausgestellt, dass auch für solch dünne Kerne eine angemessene Zuverlässigkeit eines Komponententrägers erreicht werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Schichtstruktur ein Kern. Ein solcher Kern kann im Wesentlichen vollständig ausgehärtet sein, d.h. er kann Harz umfassen, das im Wesentlichen nicht mehr vernetzbar ist, sondern bereits hoch oder vollständig vernetzt ist. C-Stufen Harz kann zu 100% vernetzte Polymerketten haben oder auch nicht, aber es kann zumindest ein Netzwerk aus hochvernetzten Polymerketten aufweisen, so dass das Endprodukt nicht thermisch umgeformt werden kann und unlöslich ist. Dies hat zur Folge, dass ein solches Material nicht wieder schmilzt oder fließfähig wird bei einem nachfolgenden Laminiervorgang, bei dem eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichtstrukturen und/oder elektrisch isolierende Schichtstrukturen auf der oberen Oberfläche und/oder der unteren Oberfläche des Kerns mit einem mit Kupfer gefüllten Durchgangsloch bzw. mit Kupfer gefüllten Durchgangslöchern laminiert werden können. Ein solcher Kern kann zum Beispiel aus FR4-Material gemacht sein, d.h. aus einem Harz mit Verstärkungspartikeln, wie zum Beispiel Glasfasern oder Glaskugeln.
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In einer Ausführungsform bedeckt die Brückenstruktur auch zumindest einen Teil der Seitenwände der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die das Durchgangsloch begrenzt. Während des Herstellungsprozesses kann es möglich sein, zunächst die Seitenwände des Durchgangslochs mit einer dünnen Impfschicht aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer, zu bedecken. Anschließend kann die Brückenstruktur durch ein Plattierungsverfahren, zum Beispiel durch eine galvanische Plattierung, hergestellt werden. Während eines solchen Plattierungsverfahrens können die Seitenwände mit einer dickeren Schicht elektrisch leitfähigen Materials bedeckt werden, gefolgt von der Bildung einer Verbindung zwischen den Seitenwänden mit Plattierungsmaterial, in vielen Fällen an oder nahe dem engsten Teil des Durchgangslochs. So kann eine im Wesentlichen H-förmige Brückenstruktur mit einem horizontalen Brückenteil erhalten werden.
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Somit kann die Brückenstruktur aus einer Impfschicht zusammengesetzt sein, die mit einer Plattierungsschicht bedeckt ist. Entsprechend kann die Bildung der elektrisch leitfähigen Brückenstruktur durch Plattieren, insbesondere nach einer Impfschichtbildung, erfolgen. Die Impfschicht, die vorzugsweise aus Kupfer gemacht ist, kann zum Beispiel durch stromlose Abscheidung gebildet werden. Nachdem eine solche Impfschicht gebildet wurde, die die Seitenwände mit einer dünnen Schicht (zum Beispiel mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,1 µm und 1 µm, zum Beispiel 0,5 µm) aus elektrisch leitfähigem Material, wie zum Beispiel Kupfer, bedeckt, kann auf dieser Impfschicht eine beträchtliche Menge an elektrisch leitfähigem Material (vorzugsweise Kupfer) vorzugsweise durch Plattierung oder galvanische Abscheidung (zum Beispiel mit einer Dicke im Bereich zwischen 5 µm und 30 µm) gebildet werden. Dieses Verfahren der Befüllung des Durchgangslochs mit elektrisch leitfähigem Material hat sich als besonders effizient erwiesen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Komponententräger eine erste elektrisch leitfähige Massenstruktur (Bulk Struktur), die zumindest einen Teil eines Volumens zwischen der ersten Abgrenzungsfläche und der ersten Hauptoberfläche ausfüllt, d.h. zumindest einen Teil einer Vertiefung oberhalb der ersten Abgrenzungsfläche ausfüllt. In einer Ausführungsform umfasst der Komponententräger eine zweite elektrisch leitfähige Massenstruktur, die zumindest einen Teil zwischen der zweiten Abgrenzungsfläche und der zweiten Hauptoberfläche ausfüllt, d.h. zumindest einen Teil einer Vertiefung unterhalb der zweiten Abgrenzungsfläche ausfüllt. Entsprechend kann das Verfahren die Bildung einer ersten elektrisch leitfähigen Massenstruktur, die zumindest einen Teil zwischen der ersten Abgrenzungsfläche und der ersten Hauptoberfläche ausfüllt, und/oder einer zweiten elektrisch leitfähigen Massenstruktur, die zumindest einen Teil zwischen der zweiten Abgrenzungsfläche und der zweiten Hauptoberfläche ausfüllt, umfassen. Nach Abschluss eines Plattierungsvorgangs zur Bildung der Brückenstruktur können verbleibende Leerräume innerhalb des Durchgangslochs oberhalb der ersten Abgrenzungsfläche und/oder unterhalb der zweiten Abgrenzungsfläche teilweise oder vollständig mit weiterem elektrisch leitfähigem Material, wie zum Beispiel Kupfer, gefüllt werden. Diese Füllung wird als erste und zweite elektrisch leitfähige Massenstruktur bezeichnet. Vorzugsweise können solche elektrisch leitfähigen Massenstrukturen in Plattierungsverfahren gebildet werden, die von einem Plattierungsverfahren zur Bildung der Brückenstruktur getrennt sind. Wie einem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Komponententrägern bekannt ist, ist in der Querschnittsansicht eines gefertigten Komponententrägers ein Übergang zwischen der Brückenstruktur und den Massenstrukturen zu erkennen. So lassen sich in einer Querschnittsansicht des Komponententrägers die Brückenstruktur einerseits und die Massenstrukturen andererseits optisch voneinander trennen.
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In einer Ausführungsform ist mindestens eine der ersten elektrisch leitfähigen Massenstruktur und der zweiten elektrisch leitfähigen Massenstruktur eine Plattierungsstruktur. Entsprechend kann das Verfahren die Bildung mindestens einer aus der Gruppe, bestehend aus der ersten elektrisch leitfähigen Massenstruktur und der zweiten elektrisch leitfähigen Massenstruktur, durch einen weiteren Plattierungsvorgang im Anschluss an einen vorherigen Plattierungsvorgang zur Bildung der Brückenstruktur umfassen. Es ist auch möglich, jeweils eine der Massenstrukturen mit einer Abfolge von mehreren aufeinanderfolgenden Plattierungsstrukturen bzw. Plattierungsvorgängen herzustellen. In einer Querschnittsansicht des Komponententrägers sind die einzelnen Plattierungsschichten, die zusammen die jeweilige Massenstruktur bilden, visuell prüfbar und können visuell getrennt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Komponententräger eine (zum Beispiel strukturierte bzw. mit einem Muster versehene) erste elektrisch leitfähige Schichtstruktur (insbesondere eine erste Metallfolie mit einem ersten Fenster, das mit dem ersten sich verjüngenden Teilbereich des sich durch die elektrisch isolierende Schichtstruktur erstreckenden Durchgangslochs ausgerichtet ist) auf der ersten Hauptoberfläche und/oder eine (zum Beispiel strukturierte bzw. mit einem Muster versehene) zweite elektrisch leitfähige Schichtstruktur (insbesondere eine zweite Metallfolie mit einem zweiten Fenster, das mit dem zweiten sich verjüngenden Teilbereich des sich durch die elektrisch isolierende Schichtstruktur erstreckenden Durchgangslochs ausgerichtet ist) auf der zweiten Hauptoberfläche. So kann auf zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur jeweils eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht werden. Die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen können vorzugsweise Kupferfolien sein. Durch einen ersten Laserschuss von der ersten Hauptoberfläche der elektrisch isolierenden Schichtstruktur kann ein erstes Fenster in der ersten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur gebildet werden. Entsprechend kann in der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur durch einen zweiten Laserschuss von der zweiten Hauptoberfläche der elektrisch isolierenden Schichtstruktur ein zweites Fenster gebildet werden.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren die Bildung des Durchgangslochs in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, während eine oder beide Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur von einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur bedeckt sind oder nicht. In einer solchen Ausführungsform (bei der auf elektrisch leitfähige Schichtstrukturen auf einer oder beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur verzichtet werden kann) kann das Durchgangsloch direkt durch die elektrisch isolierende Schichtstruktur allein gebohrt werden.
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In einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil des Durchgangslochs im Wesentlichen X-förmig. Ein Durchgangsloch mit einer solchen Form kann durch eine erste Laserbohrung von der ersten Hauptoberfläche aus mit nur einem Laserschuss und eine zweite Laserbohrung von der zweiten Hauptoberfläche aus mit nur einem weiteren Laserschuss ausgeführt werden. So kann eine im Wesentlichen X-Form der Fingerabdruck eines Herstellungsverfahrens sein, bei dem das Durchgangsloch mit einem einzigen Laserschuss von der Vorderseite und einem einzigen Laserschuss von der Rückseite geformt wird.
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In einer anderen Ausführungsform hat zumindest ein Teil des Durchgangslochs einen zentralen (zum Beispiel im Wesentlichen zylindrischen) Abschnitt zwischen zwei gegenüberliegenden, sich verjüngenden Teilbereichen. Ein Durchgangsloch mit einer solchen Form kann durch eine erste Laserbohrung von der ersten Hauptoberfläche aus mit (zum Beispiel nur) einem Laserschuss und eine zweite Laserbohrung von der zweiten Hauptoberfläche aus mit (insbesondere genau) zwei Laserschüssen durchgeführt werden. Ein entsprechend geformtes Durchgangsloch kann einen zentralen Verbindungsteilbereich umfassen, der den ersten sich verjüngenden Teilbereich mit dem zweiten sich verjüngenden Teilbereich verbindet, wobei die Brückenstruktur zumindest teilweise im zentralen Verbindungsteilbereich angeordnet sein kann. So kann die Form des Durchgangslochs beispielsweise einen geraden oder im Wesentlichen geraden zentralen Verbindungsteilbereich zwischen zwei gegenüberliegenden, sich verjüngenden Teilbereichen am oberen und unteren Ende des Durchgangslochs aufweisen. In diesem zentralen Verbindungsteil kann dann die Brückenstruktur gebildet werden. Eine solche Geometrie kann durch die Kombination eines einzigen Laserschusses von der ersten oberen Hauptoberfläche mit zwei nachfolgenden Laserschüssen von der zweiten Hauptoberfläche erreicht werden.
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In einer Ausführungsform beträgt die kleinste bzw. engste vertikale Dicke der Brückenstruktur mindestens 20 µm. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass wenn die kleinste vertikale Dicke der Brückenstruktur, die die gegenüberliegenden Seitenwände der elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die das Durchgangsloch begrenzt, verbindet, 20 µm oder mehr beträgt, keine Zuverlässigkeitsprobleme mehr auftreten, selbst wenn das Durchgangsloch in einer dünnen elektrisch isolierenden Schichtstruktur mit einer Dicke von nicht mehr als 200 µm gebildet wird. Somit verbessert die erwähnte Designregel die Zuverlässigkeit von mit Kupfer gefüllten Laservias in dünnen Kernen erheblich.
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In einer Ausführungsform beträgt die kleinste horizontale Breite des Durchgangslochs nicht weniger als 30 µm, insbesondere nicht weniger als 45 µm. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass auch die minimale horizontale Breite des Durchgangslochs ein wichtiger Designparameter ist, um eine gute Zuverlässigkeit eines Komponententrägers mit einem Durchgangsloch, das zumindest teilweise mit elektrisch leitfähigem Füllmedium gefüllt ist, zu erreichen. Darüber hinaus kann insbesondere bei dünnen Kernen mit einer Dicke von nicht mehr als 200 µm die Beibehaltung der engsten Stelle des Durchgangslochs (und damit der kleinsten Breite der Brückenstruktur, die in diesem engsten Teil des Durchgangslochs vorhanden ist) bei oder über 30 µm, vorzugsweise bei oder über 45 µm, einen weiteren positiven Einfluss auf die Zuverlässigkeit haben. Eine vollständige Füllung auch dieses engsten Teils des Durchgangslochs kann dann garantiert werden. Dies wirkt sich sowohl auf die elektrische als auch auf die mechanische Zuverlässigkeit des hergestellten Komponententrägers positiv aus. Wenn die genannten Designregeln eingehalten werden, kann das Risiko von Rissen signifikant unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform beträgt die kleinste bzw. schmalste horizontale Breite des Durchgangslochs nicht mehr als 100 µm, insbesondere nicht mehr als 75 µm. Es hat sich auch gezeigt, dass die schmalste horizontale Breite des Durchgangslochs und entsprechend der Brückenstruktur, die das Durchgangsloch normalerweise an der engsten Stelle ausfüllt, bei einer dünnen elektrisch isolierenden Schichtstruktur von nicht mehr als 200 µm Dicke 100 µm nicht überschreiten sollte. Eine Obergrenze von 75 µm für die schmalste horizontale Breite des Durchgangslochs wird noch mehr bevorzugt. Es hat sich gezeigt, dass die Brückenbildung während eines Plattierungsvorgangs gestört werden kann, wenn die genannten Werte deutlich überschritten werden.
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Vorzugsweise liegt der engste bzw. schmalste Durchmesser des Durchgangslochs in einem Bereich zwischen 55 µm und 70 µm. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass selbst bei sehr dünnen Kernen eine schmalste Breite des Durchgangslochs im Bereich zwischen 55 µm und 70 µm sehr vorteilhafte Eigenschaften in Bezug auf die Zuverlässigkeit bietet. Zum einen ist das Risiko der Bildung unerwünschter Risse in der elektrisch leitfähigen Füllung des Durchgangslochs eines entsprechenden Komponententrägers sehr gering, was die mechanische Integrität und eine zuverlässige elektrisch leitfähige Verbindung durch das zumindest teilweise mit Metall gefüllte Durchgangsloch gewährleistet. Zweitens wird durch die erwähnte Parameterwahl die Bildung unerwünschter Hohlräume in einem Innenraum des Füllmediums, der das Durchgangsloch zumindest teilweise ausfüllt, stark unterdrückt. Dies hat auch einen positiven Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Übertragung von elektrischen Signalen und/oder elektrischer Leistung durch das mit Kupfer gefüllte Laservia. Drittens ist ein solches mit Kupfer gefülltes Via auch nicht anfällig für mechanisches Versagen, wenn signifikante Temperaturänderungen bzw. thermische Zyklen auf den Komponententräger einwirken. So können durch die genannte Kombination an Parametern eine hohe elektrische Zuverlässigkeit, eine hohe mechanische Zuverlässigkeit und eine hohe thermische Zuverlässigkeit des Komponententrägers in vorteilhafter Weise erreicht werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Komponententräger einen Stapel aus mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur und mindestens einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur. Der Komponententräger kann beispielsweise ein Laminat aus der/den genannten elektrisch isolierenden Schichtstruktur(en) und elektrisch leitfähigen Schichtstruktur(en) sein, das insbesondere durch Anwendung von mechanischem Druck und/oder thermischer Energie gebildet wird. Der genannte Stapel kann einen plattenförmigen Komponententräger bereitstellen, der eine große Montagefläche für weitere Komponenten bereitstellen kann und trotzdem sehr dünn und kompakt ist. Der Begriff „Schichtstruktur“ kann insbesondere eine durchgehende Schicht, eine strukturierte bzw. mit einem Muster versehene Schicht oder eine Mehrzahl von nicht aufeinander folgenden Inseln innerhalb einer gemeinsamen Ebene bezeichnen.
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In einer Ausführungsform ist der Komponententräger als Platte geformt. Dies trägt zu einer kompakten Bauweise bei, wobei der Komponententräger dennoch eine große Basis für die Montage von Komponenten darauf bietet. Darüber hinaus kann insbesondere ein nackter Die als Beispiel für eine eingebettete elektronische Komponente, dank ihrer geringen Dicke, bequem in eine dünne Platte, wie zum Beispiel eine Leiterplatte, eingebettet werden.
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In einer Ausführungsform ist der Komponententräger als einer aus der Gruppe, bestehend aus einer Leiterplatte, einem Substrat (insbesondere einem IC-Substrat) und einem Zwischenträger (Interposer), konfiguriert.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Leiterplatte“ (printed circuit board, PCB) insbesondere einen plattenförmigen Komponententräger bezeichnen, der durch Laminieren mehrerer elektrisch leitfähiger Schichtstrukturen mit mehreren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen, zum Beispiel durch Anwendung von Druck und/oder durch Zufuhr von thermischer Energie, gebildet wird. Als bevorzugte Materialien für die Leiterplattentechnik werden die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen aus Kupfer hergestellt, während die elektrisch isolierenden Schichtstrukturen Harz und/oder Glasfasern, so genanntem Prepreg- oder FR4-Material, umfassen können. Die verschiedenen elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen können in gewünschter Weise miteinander verbunden werden, indem Durchgangslöcher durch das Laminat, zum Beispiel durch Laserbohren oder mechanisches Bohren, gebildet werden und mit elektrisch leitfähigem Material (insbesondere Kupfer) gefüllt werden, wodurch Vias als Durchkontaktierungen entstehen. Abgesehen von einer oder mehreren Komponenten, die in eine Leiterplatte eingebettet sein können, ist eine Leiterplatte in der Regel so konfiguriert, dass eine oder mehrere Komponenten auf einer oder beiden gegenüberliegenden Oberflächen der plattenförmigen Leiterplatte untergebracht werden können. Sie können durch Löten mit der jeweiligen Hauptoberfläche verbunden werden. Ein dielektrischer Teil einer Leiterplatte kann aus Harz mit Verstärkungsfasern (wie zum Beispiel Glasfasern) zusammengesetzt sein.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Substrat“ insbesondere einen kleinen Komponententräger bezeichnen, der im Wesentlichen die gleiche Größe hat wie eine darauf zu montierende Komponente (insbesondere eine elektronische Komponente). Genauer gesagt kann ein Substrat als ein Träger für elektrische Verbindungen oder elektrische Netzwerke sowie als Komponententräger, vergleichbar mit einer Leiterplatte (PCB), verstanden werden, jedoch mit einer wesentlich höheren Dichte an lateral und/oder vertikal angeordneten Verbindungen. Seitliche bzw. laterale Verbindungen sind zum Beispiel Leiterbahnen, während vertikale Verbindungen zum Beispiel Bohrungen sein können. Diese seitlichen und/oder vertikalen Verbindungen sind innerhalb des Substrats angeordnet und können dazu verwendet werden, um elektrische und/oder mechanische Verbindungen von gehäusten Komponenten oder ungehäusten Komponenten (wie zum Beispiel Bare Dies), insbesondere von IC-Chips, mit einer Leiterplatte oder Zwischenleiterplatte herzustellen. Der Begriff „Substrat“ schließt also auch „IC-Substrate“ ein. Ein dielektrischer Teil eines Substrats kann aus Harz mit Verstärkungspartikeln (wie zum Beispiel Verstärkungskugeln, insbesondere Glaskugeln) zusammengesetzt sein.
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Das Substrat oder der Interposer kann mindestens eine Schicht aus Glas, Silizium (Si) oder einem photoabbildungsfähigen oder trockenätzbaren organischen Material wie Aufbaumaterial (Build-up Material) auf Epoxidbasis (wie zum Beispiel ein Aufbaufilm auf Epoxidbasis) oder Polymerverbindungen, wie zum Beispiel Polyimid, Polybenzoxazol oder Benzocyclobuten, enthalten oder aus diesen bestehen.
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In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur eines aus der Gruppe, bestehend aus Harz (wie zum Beispiel verstärkte oder unverstärkte Harze, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz), Cyanatester, Polyphenylenderivat, Glas (insbesondere Glasfasern, Mehrschichtenglas, glasähnliche Materialien), Prepreg-Material (wie zum Beispiel FR-4 oder FR-5), Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer, LCP), Aufbaufilm (Build-Up-Film) auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen (Teflon), eine Keramik und ein Metalloxid. Auch Verstärkungsmaterialien wie Bahnen, Fasern oder Kugeln, zum Beispiel aus Glas (Mehrschichtenglas), können verwendet werden. Obwohl Prepregs, insbesondere FR4, in der Regel für starre bzw. rigide Leiterplatten bevorzugt werden, können auch andere Materialien, insbesondere Aufbaufilme auf Epoxidbasis für Substrate, verwendet werden. Für Hochfrequenzanwendungen können Hochfrequenzmaterialien, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Flüssigkristallpolymer und/oder Cyanatesterharze, bei Tieftemperatur gebrannte Keramiken (low temperature cofired ceramics, LTCC) oder andere nieder-, sehr nieder- oder ultra-niedrige DK-Materialien als elektrisch isolierende Schichtstruktur im Komponententräger eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen mindestens eines aus der Gruppe, bestehend aus Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram. Obwohl Kupfer in der Regel bevorzugt wird, sind auch andere Materialien oder beschichtete Versionen davon möglich, insbesondere beschichtet mit supraleitendem Material, wie zum Beispiel Graphen.
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Mindestens eine Komponente kann auf dem Komponententräger oberflächenmontierbar und/oder darin eingebettet sein und kann insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus einem elektrisch nichtleitfähigen Inlay, einem elektrisch leitfähigen Inlay (wie zum Beispiel einem Metallinlay, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium), einer Wärmeübertragungseinheit (zum Beispiel einem Wärmerohr (Heatpipe)), einem Lichtleitelement (zum Beispiel einem optischen Wellenleiter oder einer Lichtleiterverbindung), eine elektronische Komponente oder Kombinationen davon besteht. Bei der Komponente kann es sich beispielsweise um eine aktive elektronische Komponente, eine passive elektronische Komponente, einen elektronischen Chip, eine Speichervorrichtung (zum Beispiel einen DRAM oder einen anderen Datenspeicher), einen Filter, eine integrierte Schaltung, eine signalverarbeitende Komponente, eine Energieverwaltungskomponente, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, eine Leuchtdiode oder einen Fotokoppler handeln, einen Spannungswandler (zum Beispiel einen DC/DC-Wandler oder einen AC/DC-Wandler), eine kryptographische Komponente, einen Sender und/oder Empfänger, einen elektromechanischen Wandler, einen Sensor, einen Aktor, ein mikroelektromechanisches System (MEMS), einen Mikroprozessor, einen Kondensator, einen Widerstand, eine Induktivität, eine Batterie, einen Schalter, eine Kamera, eine Antenne, einen Logik-Chip und eine Energiegewinnungseinheit. Es können jedoch auch andere Komponenten in den Komponententräger eingebettet sein. So kann zum Beispiel ein magnetisches Element als Komponente verwendet werden. Ein solches magnetisches Element kann ein permanentmagnetisches Element sein (zum Beispiel ein ferromagnetisches Element, ein antiferromagnetisches Element, ein multiferroisches Element oder ein ferrimagnetisches Element, zum Beispiel ein Ferritkern) oder ein paramagnetisches Element. Die Komponente kann aber auch ein Substrat, ein Interposer oder ein weiterer Komponententräger sein, zum Beispiel in einer Board-in-Board Konfiguration. Die Komponente kann auf dem Komponententräger oberflächenmontiert und/oder in einen Innenraum des Komponententrägers eingebettet sein. Darüber hinaus können auch andere Komponenten, insbesondere solche, die elektromagnetische Strahlung erzeugen und aussenden und/oder empfindlich gegenüber der sich aus der Umgebung ausbreitenden elektromagnetischen Strahlung sind, als Komponente verwendet werden.
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In einer Ausführungsform ist der Komponententräger ein laminatartiger Komponententräger. Bei einer solchen Ausführungsform ist der Komponententräger ein Verbund aus mehreren Schichtstrukturen, die gestapelt und durch Anwendung von Presskraft und/oder Wärme miteinander verbunden werden.
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Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung sind ersichtlich aus den Ausführungsformbeispielen, die nachstehend beschrieben sind, und werden unter Bezugnahme auf diese Ausführungsformbeispiele erläutert.
- 1 bis 6 zeigen Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Durchführung von Verfahren zur Herstellung eines Komponententrägers mit einem Durchgangsloch durch eine mehrfache Laserschussbehandlung von gegenüberliegenden Seiten und durch anschließendes zumindest teilweises Füllen eines Durchgangslochs mit elektrisch leitfähigem Füllmedium gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erhalten werden.
- 2A zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorform eines Komponententrägers gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform, die sich auf 2 bezieht, jedoch mit dem Unterschied, dass zum Zeitpunkt der Bildung des Durchgangslochs keine elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen auf den gegenüberliegenden Hauptoberflächen der elektrisch isolierenden Schichtstruktur bereitgestellt sind.
- 7 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht eines Komponententrägers mit Durchgangsloch gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
- 8 veranschaulicht ein Beispiel einer realistischen Querschnittsansicht eines Komponententrägers mit Durchgangsloch gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
- 9 veranschaulicht Querschnittsansichten von Vorformen eines in Übereinstimmung mit einem Herstellungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung hergestellten Komponententrägers.
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Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 6 zeigen Querschnittsansichten von Strukturen, die bei der Durchführung von Verfahren zur Herstellung eines Komponententrägers 100, wie in 6 dargestellt, mit einem Durchgangsloch 108 durch eine mehrfache Laserschussbehandlung von gegenüberliegenden Seiten und durch anschließendes Füllen eines Durchgangslochs 108 mit elektrisch leitfähigem Füllmedium durch mehrfache Füllvorgänge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erhalten wurden.
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Gemäß 1 wird ein erster Teil des Durchgangslochs 108, das sich zwischen einer ersten Hauptoberfläche 104 und einer zweiten Hauptoberfläche 106 einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 erstreckt, durch die Durchführung eines ersten Laserschusses 115 gebildet. Die Laserbearbeitung wie in 1 bis 3 beschrieben, kann mit einer geeigneten Laserquelle, zum Beispiel einem Excimerlaser und/oder einem Kohlendioxidlaser, durchgeführt werden. In der gezeigten Ausführungsform kann die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 ein Harz (insbesondere Epoxidharz) umfassen, gegebenenfalls mit Verstärkungspartikeln, wie zum Beispiel Glasfasern oder Glaskugeln. Eine vertikale Dicke D der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 kann zum Beispiel nicht mehr als 100 µm betragen und insbesondere in einem Bereich zwischen 40 µm und 60 µm liegen.
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In der oberen Hauptoberfläche 104 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 wird durch den ersten Laserschuss 115 ein Blindloch (Sackloch) 113 gebildet. Das Blindloch 113 stellt später einen ersten sich verjüngenden Teilbereich 114 des Durchgangslochs 108 dar, das gemäß 2 oder 3 fertiggestellt wurde. Der erste Laserschuss 115 bildet auf der ersten Hauptoberfläche 104 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 ebenfalls ein Fenster oder Durchgangsloch, das sich durch eine erste elektrisch leitfähige Schichtstruktur 152, die beispielsweise eine Metallschicht, wie zum Beispiel eine Kupferfolie, sein kann, erstreckt. Die erste elektrisch leitfähige Schichtstruktur 152 kann eine Dicke d1 von weniger als 5 µm haben, insbesondere in einem Bereich zwischen 2 µm und 3 µm.
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Bei der Auswahl der Laserenergie und der Dauer des ersten Laserschusses 115 ist darauf zu achten, dass der erste Laserschuss 115 nicht bis zu einer zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 auf der zweiten Hauptoberfläche 106 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 reicht, da die Reflexion des Laserlichts an der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 zu einer unerwünschten Form des gebildeten Durchgangslochs 108 führen könnte. Die zweite elektrisch leitfähige Schichtstruktur 154 kann zum Beispiel eine Metallschicht, wie zum Beispiel eine Kupferfolie sein und eine Dicke d2 von weniger als 5 µm, insbesondere im Bereich zwischen 2 µm und 3 µm, aufweisen.
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Der Prozess der Bildung des Durchgangslochs 108 wird, wie in 2 dargestellt, nach der Durchführung der ersten Laserbohrung von der ersten Hauptoberfläche 104 mit einem Laserschuss 115, wie in 1 beschrieben, durch die Durchführung einer zweiten Laserbohrung von der zweiten Hauptoberfläche 106 mit einem weiteren Laserschuss 117 fortgesetzt, d.h. mit insgesamt zwei Laserschüssen 115, 117. Dabei wird das gezeigte Durchgangsloch 108 mit einem ersten sich verjüngenden Teilbereich 114, der sich von der ersten Hauptoberfläche 104 aus erstreckt und aus dem ersten Laserschuss 115 resultiert, und mit einem zweiten sich verjüngenden Teilbereich 116, der sich von der zweiten Hauptoberfläche 106 aus erstreckt und aus dem zweiten Laserschuss 117 resultiert, gebildet.
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Wie aus 2 entnommen werden kann, wird der zweite Laserschuss 117 nach dem ersten Laserschuss 115 und von der Rückseite durchgeführt, d.h. es wird ein Durchgangsloch durch die zweite elektrisch leitfähige Schichtstruktur 154 gebildet und das zuvor gebildete Blindloch 113 in das Durchgangsloch 108, das sich durch die gesamte Dicke der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 erstreckt, verlängert. Nach dem ersten Laserschuss 115 und vor dem zweiten Laserschuss 117 kann die in 1 gezeigte Struktur gewendet oder um 180° gedreht werden, so dass die Laserquelle (nicht dargestellt) stationär bleiben kann.
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In einer Ausführungsform kann das erhaltene Durchgangsloch 108 mit einer im Wesentlichen X-Form, wie in 2 dargestellt, einem Verfahren unterzogen werden, bei dem das Durchgangsloch 108 mit elektrisch leitfähigem Material, wie zum Beispiel Kupfer, gefüllt wird. So können die im Folgenden dargestellten und beschriebenen Verfahren, die sich auf die 4 bis 6 beziehen, auch auf der Basis des Durchgangslochs 108 mit im Wesentlicher X-Form beginnen, wie in 2 dargestellt. Alternativ ist es möglich, vor dem Füllen des Durchgangslochs 108 mit elektrisch leitfähigem Material einen weiteren Laserschuss 119 durchzuführen, wie in 3 beschrieben wird.
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Unter Bezugnahme auf die Alternative in 3 umfasst die Bildung des Durchgangslochs 108 zusätzlich zu der ersten Laserbohrung von der ersten Hauptoberfläche 104 mit einem Laserschuss 115 und zusätzlich zu der zweiten Laserbohrung von der zweiten Hauptoberfläche 106 mit dem zweiten Laserschuss 117, die Durchführung einer dritten Laserbohrung mit einem dritten Laserschuss 119 ebenfalls von der Rückseite. 3 zeigt, wie ein dritter Laserschuss 119 von der Rückseite bzw. von der zweiten Hauptoberfläche 106 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 nach dem in 2 beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Durch diese Maßnahme kann die Form des Durchgangslochs 108 weiter manipuliert werden, so dass der engste Teil des Durchgangslochs 108 räumlich aufgeweitet wird und zwischen den sich verjüngenden Teilen 114, 116 ein zum Beispiel im Wesentlichen kreiszylindrischer zentraler Verbindungsteilbereich 134 gebildet wird.
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Um die in 4 dargestellte Schichtstruktur zu erhalten, wird das Durchgangsloch 108 gemäß 3 einem ersten Füllvorgang mit einem elektrisch leitfähigen Füllmedium, wie zum Beispiel Kupfer, unterzogen. Um dies zu erreichen, ist es bevorzugt, zunächst ein stromloses Abscheideverfahren durchzuführen, um dadurch eine dünne Impfschicht 144 aus Kupfer zu bilden, die direkt die Seitenwände 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102, die das Durchgangsloch 108 begrenzt, bedeckt. Dies ist in einem Detail 121 in 4 zu sehen. Eine Dicke der Impfschicht 144 kann zum Beispiel 0,5 µm betragen. Es ist aber auch möglich, dass die Impfschicht 144 eine Dicke von mehr als 1 µm aufweist und/oder dass mehrere kumulierte Impfschichten bereitgestellt werden. So kann zum Beispiel die Dicke einer Impfschicht 144 oder die kumulierte Dicke mehrerer Impfschichten in einem Bereich zwischen 0,5 µm und 5 µm liegen. Wenn mehrere Impfschichten bereitgestellt sind, können sie eine organische (zum Beispiel eine Polymer-) Schicht, eine Palladiumschicht und/oder eine Kupferschicht umfassen.
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Anschließend kann durch ein Plattierungsverfahren, insbesondere durch galvanisches Plattieren oder galvanisches Abscheiden, weiteres elektrisch leitfähiges Material (zum Beispiel Kupfer) auf der Impfschicht 144 abgeschieden werden. Somit werden die Seitenwände 112 sowie die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 152, 154 mit einer dickeren Plattierungsschicht 146 aus elektrisch leitfähigem Füllmedium, wie zum Beispiel Kupfer, bedeckt. Die Plattierungsschicht 146 kann zum Beispiel eine Dicke von 10 µm haben.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird der in 4 beschriebene Plattierungsvorgang so fortgesetzt, dass eine elektrisch leitfähige Brückenstruktur 110 mit einem im Wesentlichen horizontalen Teil gebildet wird, der die gegenüberliegenden Seitenwände 112 des Durchgangslochs 108 verbindet. Wie gezeigt, ist die elektrisch leitfähige Brückenstruktur 110 so ausgebildet, dass sie durch eine obere erste Abgrenzungsfläche 118, die nach oben orientiert oder der ersten Hauptoberfläche 104 zugewandt ist, und durch eine untere zweite Abgrenzungsfläche 120, die nach unten orientiert oder der zweiten Hauptoberfläche 106 zugewandt ist, begrenzt wird. Die Bildung der elektrisch leitfähigen Brückenstruktur 110 kann durch galvanische Plattierung bzw. Abscheidung erfolgen, vorzugsweise nach der in 4 beschriebenen Bildung der Impfschicht 144. So setzt sich die Brückenstruktur 110 aus der Impfschicht 144, die mit der Plattierungsschicht 146 bedeckt ist, zusammen und bildet eine im Wesentlichen horizontale Brücke zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102, die das Durchgangsloch 108 begrenzt.
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Eine virtuelle zentrale Brückenebene 122 wird so definiert, dass sie sich parallel zu der ersten Hauptoberfläche 104 und parallel zu der zweiten Hauptoberfläche 106 und in einer Höhe erstreckt, die einem vertikalen Mittelpunkt 124 oder einem Mittelpunkt zwischen einem untersten Punkt 126 der ersten Abgrenzungsfläche 118 und einem obersten Punkt 128 der zweiten Abgrenzungsfläche 120 entspricht. Darüber hinaus wird ein virtueller erster Schnittpunkt 130 als erster Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene 122 und einer der Seitenwände 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 definiert. Gemäß einer sehr vorteilhaften Designregel, die zu einem höchst zuverlässigen Komponententräger 100 führt, wird die elektrisch leitfähige Brückenstruktur 110 so ausgebildet, dass eine Länge l1 eines kürzesten Abstandes oder einer ersten Senkrechten 132 von dem ersten Schnittpunkt 130 bis zu der ersten Abgrenzungsfläche 118 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm beträgt.
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5 zeigt daher eine Schichtstruktur, die sich bei der Fortsetzung des in 4 beschriebenen Plattierungsverfahrens ergibt. Im Bereich des engsten Teils des Durchgangslochs 108 wird die im Wesentlichen horizontale Brückenstruktur 110 gebildet, die die gegenüberliegenden Seitenwände 112 verbindet. Eine konkave obere Begrenzungsfläche entspricht der ersten Abgrenzungsfläche 118, während eine untere konkave Begrenzungsfläche der Brückenstruktur 110 der zweiten Abgrenzungsfläche 120 entspricht. An einer vertikalen Zwischenposition zwischen dem unteren Ende der ersten Abgrenzungsfläche 118 und einem oberen Ende der zweiten Abgrenzungsfläche 120 ergibt sich die mittlere Brückenebene 122 als eine virtuelle Ebene, die parallel zu der ersten Hauptoberfläche 104 und zu der zweiten Hauptoberfläche 106 verläuft, so dass alle drei genannten Ebenen horizontal entsprechend der Papierebene von 5, d.h. senkrecht zu einer Stapelrichtung der Schichtstrukturen 102, 152, 154 des herzustellenden Komponententrägers 100, verlaufen.
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Eine Umfangsschnittlinie wird gebildet, wenn man die virtuelle zentrale Brückenebene 122 mit dem dreidimensionalen Bereich schneidet, der die Seitenwand 112 definiert, die das Durchgangsloch 108 begrenzt. Ein Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene 122 und den Seitenwänden 112 ist in 5 mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnet. Wenn man den Schnittpunkt 130 mit der ersten Abgrenzungsfläche 118 virtuell so verbindet, dass die entsprechende Verbindungslinie, siehe die Senkrechte 132, senkrecht zu einer Tangente (insbesondere Tangentialebene) der gekrümmten ersten Abgrenzungsfläche 118 steht, erhält man einen Designparameter l1. Wie nachfolgend anhand von 7 und 8 näher beschrieben wird, sollte der Mindestabstand l1 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm betragen, um sehr gute Zuverlässigkeitsergebnisse des fertig hergestellten Komponententrägers 100 zu erhalten.
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Obwohl in 5 nicht dargestellt, kann die Geometrie des Durchgangslochs 108 bei der Durchführung eines Plattierungsprozesses zur Bildung einer Brückenstruktur 110 führen, die gegenüberliegende Seitenwände 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102, die das Durchgangsloch 108 begrenzen, seitlich verbindet in einer vertikalen Ebene, in der der Abstand zu der ersten Hauptoberfläche 104 sich von dem Abstand zu der zweiten Hauptoberfläche 106 unterscheidet. Dies kann die Bildung einer frei hängenden, asymmetrischen Brückenstruktur 110 fördern, die sich außerhalb eines vertikalen Zentrums des Durchgangslochs 108 befindet.
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In 6 wird eine erste elektrisch leitfähige Massenstruktur 148, die einen Großteil zwischen der ersten Abgrenzungsfläche 118 und der ersten Hauptoberfläche 104 ausfüllt, und eine zweite elektrisch leitfähige Massenstruktur 150, die einen Großteil zwischen der zweiten Abgrenzungsfläche 120 und der zweiten Hauptoberfläche 106 ausfüllt, gebildet. Dies kann durch die Durchführung eines oder mehrerer weiterer galvanischer Plattierungs- bzw. Beschichtungsverfahren erfolgen, die dem vorherigen Plattierungsverfahren zur Bildung der Brückenstruktur 110 folgen.
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Somit kann der Komponententräger 100 gemäß 6 durch einen oder mehrere weitere Plattierungsvorgänge gewonnen werden. Dadurch können die Massenstrukturen 148, 150, die zum Beispiel aus Kupfer bestehen können, erhalten werden. In der gezeigten Ausführungsform verbleibt eine kleine Senkung 125 bzw. 127 an einer oberen Seite bzw. einer unteren Seite des gezeigten Komponententrägers 100. In anderen Ausführungsformen füllen die Massenstrukturen 148, 150 die restlichen Aussparungen oberhalb der ersten Abgrenzungsfläche 118 und unterhalb der zweiten Abgrenzungsfläche 120 fast vollständig aus. Es ist zu sagen, dass es dem Fachmann bekannt ist, dass die Abgrenzungsflächen 118, 120 bei der Abbildung eines Querschnitts des Komponententrägers 100 deutlich sichtbar sind.
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7 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht eines Komponententrägers 100 mit Durchgangsloch 108 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Gemäß 7 ist das Durchgangsloch 108 im Wesentlichen X-förmig. Eine solche im Wesentlichen X-Form kann zum Beispiel, bezogen auf eine Querschnittsansicht des Komponententrägers 100 oder seiner Vorform, durch Seitenwand-Linien definiert werden, die zwei gegenüberliegenden vertikalen Bögen entsprechen, deren Maxima sich in einem zentralen Teilbereich des Durchgangslochs 108 gegenüberliegen. Die Form des Durchgangslochs 108 kann daher auch als Form einer vertikalen Fliege oder eines gespiegelten Kegelstumpfes bezeichnet werden. 8 veranschaulicht eine realistische Querschnittsansicht eines Komponententrägers 100 mit einem Durchgangsloch 108 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Gemäß 8 verjüngen sich zwei gegenüberliegende äußere Teile des Durchgangslochs 108, während ein zentraler Teilbereich des Durchgangslochs 180 im Wesentlichen zylindrisch ist.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen können die abgebildeten Komponententräger 100 plattenförmige Komponententräger 100 in Laminatform, wie zum Beispiel eine Leiterplatte (PCB), sein. Die Komponententräger 100 können einen Schichtstapel umfassen, der sich aus der zentralen elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 zusammensetzt, die auf ihren gegenüberliegenden Hauptoberflächen 104, 106 jeweils von einer der beiden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 152, 154 bedeckt ist. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 wird vorzugsweise aus einem vollständig ausgehärteten Material, wie zum Beispiel FR4, hergestellt. Die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 152, 154 können strukturierte Kupferfolien sein.
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Das Durchgangsloch 108, das sich durch die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 zwischen der ersten Hauptoberfläche 104 und der zweiten Hauptoberfläche 106 erstreckt, wird in einem zentralen Teilbereich davon mit elektrisch leitfähigem Füllmedium, wie zum Beispiel Kupfer, gefüllt. Dieses elektrisch leitfähige Füllmedium umfasst die elektrisch leitfähige Brückenstruktur 110, die die gegenüberliegenden Seitenwände 112 des Durchgangslochs 108 verbindet. In der Konfiguration von 8 umfasst das Durchgangsloch 108 einen zentralen Verbindungsteilbereich 134, der den ersten sich verjüngenden Teilbereich 114 mit dem zweiten sich verjüngenden Teilbereich 116 verbindet, und der horizontale Abschnitt der Brückenstruktur 110 befindet sich im zentralen Verbindungsteilbereich 134 (was die Bezugszahlen betrifft, siehe 3). In der Konfiguration von 7 befindet sich der horizontale Abschnitt der Brückenstruktur 110 um einen engsten Teil des im Wesentlichen X-förmigen Durchgangslochs 108. Die Brückenstruktur 110 überdeckt neben ihrem im Wesentlichen horizontalen Querschnitt auch die Seitenwände 112 und hat daher sowohl in 7 als auch in 8 eine deutliche H-Form.
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Wie oben erwähnt, wird die elektrisch leitfähige Brückenstruktur 110 an einer oberen Seite durch eine erste, der ersten Hauptoberfläche 104 zugewandte Abgrenzungsfläche 118 und an einer unteren Seite durch eine zweite, der zweiten Hauptoberfläche 106 zugewandte Abgrenzungsfläche 120 abgegrenzt. Die virtuelle zentrale Brückenebene 122 ist so definiert, dass sie sich parallel zu der ersten Hauptoberfläche 104 und der zweiten Hauptoberfläche 106 und in einem vertikalen Zentrum 124 zwischen einem untersten Punkt 126 der ersten Abgrenzungsfläche 118 und einem obersten Punkt 128 der zweiten Abgrenzungsfläche 120 erstreckt. Ein vertikaler Abstand zwischen dem untersten Punkt 126 und dem vertikalen Zentrum 124 entspricht einem vertikalen Abstand zwischen dem obersten Punkt 128 und dem vertikalen Zentrum 124. Ein virtueller erster Schnittpunkt 130 ist definiert als ein erster Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene 122 und der Seitenwand 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 auf der linken Seite von 7 und 8.
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Vorteilhaft ist eine Länge l1 einer kürzesten Strecke oder einer ersten Senkrechten 132 von dem ersten Schnittpunkt 130 zu der ersten Abgrenzungsfläche 118 von mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, und am meisten bevorzugt liegt die Länge l1 im Bereich zwischen 20 µm und 30 µm, um sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der elektrischen Zuverlässigkeit des Komponententrägers 100 zu erhalten. Entsprechend beträgt eine Länge l2 eines kürzesten Abstands oder einer zweiten Senkrechten 136 von dem ersten Schnittpunkt 130 zu der zweiten Abgrenzungsfläche 120 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, und am meisten bevorzugt zwischen 20 µm und 30 µm.
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Dementsprechend wird ein virtueller zweiter Schnittpunkt 138 als ein zweiter Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene 122 und den Seitenwänden 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 auf der rechten Seite von 8 definiert. Eine Länge l3 eines kürzesten Abstands oder einer dritten Senkrechten 140 von dem zweiten Schnittpunkt 138 zu der ersten Abgrenzungsfläche 118 beträgt mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, und am meisten bevorzugt zwischen 20 µm und 30 µm. Entsprechend beträgt eine Länge l4 eines kürzesten Abstands oder einer vierten Senkrechten 142 von dem zweiten Schnittpunkt 138 zu der zweiten Abgrenzungsfläche 120 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, und am meisten bevorzugt zwischen 20 µm und 30 µm.
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In der virtuellen zentralen Brückenebene 122 senkrecht zu der Papierebene von 7 und 8 wird eine virtuelle Umfangsschnittlinie (nicht dargestellt) definiert, indem alle Schnittpunkte (130, 138 usw.), die einem Schnittpunkt zwischen der zentralen Brückenebene 122 und den umlaufenden Seitenwänden 112 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 entsprechen, miteinander verbunden werden. Besonders zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der elektrischen Zuverlässigkeit des Komponententrägers 100 lassen sich erzielen, wenn eine Länge aller kürzesten Abstände oder Senkrechten von der Umfangsschnittlinie zu der ersten Abgrenzungsfläche 118 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, und am meisten bevorzugt zwischen 20 µm und 30 µm beträgt. Entsprechend kann eine Länge aller kürzesten Abstände oder aller Senkrechten von der Umfangsschnittlinie zu der zweiten Abgrenzungsfläche 120 mindestens 8 µm, vorzugsweise mindestens 15 µm, am besten zwischen 20 µm und 30 µm betragen, um besonders ausgeprägte Vorteile in Bezug auf die Zuverlässigkeit zu erhalten.
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Wie oben erwähnt, beträgt die Dicke D der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 vorzugsweise weniger als 100 µm, so dass die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 einen sehr dünnen, vollständig ausgehärteten Kern bildet.
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Die erste elektrisch leitfähige Schüttstruktur 148 füllt einen großen Teil zwischen der ersten Abgrenzungsfläche 118 und der ersten Hauptoberfläche 104 aus. Die zweite elektrisch leitfähige Schüttstruktur 150 füllt einen großen Teil zwischen der zweiten Abgrenzungsfläche 120 und der zweiten Hauptoberfläche 106 aus, wobei kleine Senkungen 125, 127 verbleiben können. Sowohl die erste elektrisch leitfähige Massenstruktur 148 als auch die zweite elektrisch leitfähige Massenstruktur 150 können durch ein oder mehrere galvanische Plattierungs- bzw. Beschichtungsverfahren gebildet werden, die nach und getrennt von einem Plattierungsverfahren zur Bildung der Brückenstruktur 110 durchgeführt werden können.
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Ein Detail 135 in 8 veranschaulicht beispielhaft, wie die erste Senkrechte 132 konstruiert werden kann, um die beschriebene Designregel im Hinblick auf eine verbesserte Zuverlässigkeit des Komponententrägers 100 zu definieren. Die kürzeste Verbindung zwischen dem Schnittpunkt 130 und der ersten Abgrenzungsfläche 118 wird gesucht und durch eine Verbindungslinie zwischen dem Schnittpunkt 130 und der ersten Abgrenzungsfläche 118 gefunden, die senkrecht (siehe rechter Winkel im Detail 135) zu der ersten Abgrenzungsfläche 118 verläuft. Mit anderen Worten, es kann so eine Tangente 133 an die erste Abgrenzungsfläche 118 (siehe Hilfskreis 131 am Schnittpunkt 137) konstruiert werden. Die Designregel ist erfüllt, wenn die Länge l1 größer als 8 µm ist.
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Um die in 8 dargestellte Zuverlässigkeit des Komponententrägers 100 zu erreichen, können auch eine oder mehrere der folgenden Designregeln erfüllt werden: Eine kleinste vertikale Dicke B der Brückenstruktur 110 kann mindestens 20 µm betragen. Der kleinste horizontale Abstand C zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 112 kann in einem Bereich zwischen 55 µm und 70 µm liegen. Eine horizontale Abmessung E1 des Fensters in der ersten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152 kann im Bereich zwischen 65 µm und 80 µm liegen. Entsprechend kann auch eine horizontale Abmessung E2 des Fensters in der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 im Bereich zwischen 65 µm und 80 µm liegen. Der seitliche Überstand (Überhang) F1 zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152 und der Seitenwand 112 auf der linken Seite von 8 kann im Bereich zwischen 10 µm und 15 µm liegen. Der seitliche Überstand G1 zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152 und der Seitenwand 112 auf der rechten Seite von 8 kann im Bereich zwischen 10 µm und 15 µm liegen. Der seitliche Überstand F2 zwischen der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 und der Seitenwand 112 auf der linken Seite von 8 kann im Bereich zwischen 10 µm und 15 µm liegen. Der seitliche Überstand G2 zwischen der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 und der Seitenwand 112 auf der rechten Seite von 8 kann im Bereich zwischen 10 µm und 15 µm liegen. Darüber hinaus können bei Erfüllung der Bedingung F1 ≠ F2 und/oder G1 ≠ G2 besonders gute Ergebnisse in Bezug auf die Zuverlässigkeit erzielt werden. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft für das Erreichen einer guten Zuverlässigkeit erwiesen, wenn ein seitlicher Versatz zwischen einem Zentrum des Fensters in der ersten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152 und einem Fenster in der zweiten elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 154 nicht größer als 20 µm ist.
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Was die oben beschriebenen Überstände F1, F2, G1, G2 von überstehendem bzw. überhängendem Material betrifft, das lokal nicht gestützt werden kann, sollte gesagt werden, dass sich der jeweilige Überstand auf den im Wesentlichen harzfreien Bereich unterhalb der jeweiligen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152, 154 beziehen kann. Ein Fachmann wird jedoch verstehen, dass ein gewisser Rest an Harz sogar vorhanden sein kann innerhalb einer Lücke, die mit dem Überhang zusammenhängt. Um den Wert des Überstandes quantitativ zu bestimmen bzw. zu messen, kann die Länge des im Wesentlichen harzfreien (wobei Harz sich auf die elektrisch isolierende Schichtstruktur 102 beziehen kann) Hinterschnittes bzw. Unterschnittes direkt unter einer überstehenden elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152, 154 gemessen werden (insbesondere auch dann, wenn es sich nicht um den am stärksten zurücktretenden Punkt oder das Gesamtrelief unter der überstehenden elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 152, 154, wie zum Beispiel Kupferschicht, handelt). Mit anderen Worten kann zur Messung des Überstandes der Hinterschnitt direkt unter der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 102 gemessen werden.
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9 veranschaulicht Querschnittsansichten von Vorformen eines in Übereinstimmung mit einem Herstellungsverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung hergestellten Komponententrägers 100. Insbesondere zeigt 9 eine Abfolge von Querschnitten eines gerade hergestellten Komponententrägers 100, die die sukzessive Herstellung einer den Designregeln entsprechenden Brückenstruktur 110 gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
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2A zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorform eines Komponententrägers 100 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, die sich auf 2 bezieht, jedoch mit dem Unterschied, dass auf den gegenüberliegenden Hauptoberflächen 104, 106 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 zum Zeitpunkt der Bildung des Durchgangslochs 108 keine elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 152, 154 bereitgestellt sind.
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Ein Hauptunterschied zwischen der Ausführungsform von 1 bis 6 und der Ausführungsform von 2A besteht darin, dass gemäß 2A die Hauptoberflächen 104, 106 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 zum Zeitpunkt der Bildung des Durchgangslochs 108 nicht von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 152, 154 bedeckt sind. Das Herstellungsverfahren zu der Ausführungsform der 2A umfasst somit die Bildung des Durchgangslochs 108 in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102, während die Hauptoberflächen 104, 106 der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 nicht durch eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur 152, 154, wie zum Beispiel eine Kupferfolie, bedeckt sind.
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Was das nachträgliche Füllen des Durchgangslochs 108 und die Bedeckung der Hauptoberflächen 104, 106 mit einem elektrisch leitfähigen Füllmedium betrifft, kann dies durch die Bildung einer optionalen Impfschicht 144, die anschließende optionale Bildung einer Plattierungsschicht (nicht dargestellt), die zumindest einen Teil der Hauptoberflächen 104, 106 und der Seitenwände 112 des Durchgangslochs 108 bedeckt, die anschließende Bildung einer Brückenstruktur 110, die gegenüberliegende Seitenwände 112 überbrückt und beispielsweise im Wesentlichen H-förmig ist, und eine optionale Füllung eines oder beider Volumina oberhalb und/oder unterhalb der Brückenstruktur 110 durch eine oder mehrere Massenstrukturen 148, 150 (bei denen es sich um weitere Plattierungsstrukturen oder Abfolgen von Plattierungsstrukturen handeln kann), erfolgen. Es wird auf die entsprechende Beschreibung von 4 bis 8 verwiesen.
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Abgesehen von diesem Unterschied gilt die obige Offenlegung der 1 bis 6 auch für 2A. Auch die Durchgangslochbildung gemäß 3 kann ohne Kupferfolien auf der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 102 durchgeführt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe „aufweisen“ bzw. „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließen und dass „ein“, „eine“, „einer“, „eines“, etc. eine Mehrzahl nicht ausschließen. Es können auch Elemente, die im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, miteinander kombiniert werden.
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Es sei auch darauf hingewiesen, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als einschränkend für den Schutzbereich der Ansprüche auszulegen sind.
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Die Umsetzung der Erfindung ist nicht auf die in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl an Varianten möglich, welche die gezeigten Lösungen und das Prinzip gemäß der Erfindung verwenden, selbst im Fall von grundsätzlich verschiedenen Ausführungsformen.
