DE102020120638A1 - Semi-flexibler Bauteilträger mit dielektrischem Material mit hoher Dehnungsfähigkeit und niedrigem Young'schen Modul - Google Patents

Semi-flexibler Bauteilträger mit dielektrischem Material mit hoher Dehnungsfähigkeit und niedrigem Young'schen Modul Download PDF

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Abstract

Ein semi-flexibler Bauteilträger (100), der einen Stapel (102) aufweist, der mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur (106) und/oder mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) aufweist, wobei der Stapel (102) mindestens einen starren Abschnitt (108) und mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) definiert, wobei mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, ein Material mit einer Dehnungsfähigkeit von größer als 3% und einem Young'schen Modul von weniger als 5 GPa aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen semi-flexiblen Bauteilträger und auf ein Verfahren zur Herstellung eines semi-flexiblen Bauteilträgers.
  • Im Zusammenhang mit den wachsenden Produktfunktionalitäten von mit einem oder mehreren elektronischen Bauteilen bestückten Bauteilträgern und der zunehmenden Miniaturisierung dieser Bauteile sowie der steigenden Anzahl der auf den Bauteilträgern. wie etwa Leiterplatten, zu montierenden Bauteile werden immer leistungsfähigere feldartige (array-like) Bauteile oder Gehäuse mit mehreren Bauteilen eingesetzt, die eine Mehrzahl von Kontakten oder Verbindungen mit immer kleinerem Abstand zwischen diesen Kontakten aufweisen. Die Abfuhr der von solchen Bauteilen und dem Bauteilträger selbst während des Betriebs erzeugten Wärme wird ein zunehmendes Thema. Gleichzeitig müssen die Bauteilträger mechanisch robust und elektrisch zuverlässig sein, damit sie auch unter rauen Bedingungen betrieben werden können.
  • Es gibt verschiedene Arten von teilweise flexiblen und teilweise starren Bauteilträgern. Ein „starr-flexibler Bauteilträger“ weist einen vollflexiblen Abschnitt auf, z.B. aus Polyimid hergestellt, der aus einem anderen Material besteht als ein steiferes dielektrisches Material eines starren (oder unbiegsamen) Abschnitts. Die Implementierung von vollständig flexiblen Materialien, wie etwa Polyimid, in einem Bauteilträger ist jedoch mühsam und geht mit Zuverlässigkeitsproblemen einher.
  • Eine andere herkömmliche Art von teilweise flexiblen und teilweise starren Bauteilträgern ist ein „Semi-Flex-Bauteilträger“ (oder „semi-flexibler Bauteilträger“), bei dem sein semi-flexibler Abschnitt aus dem gleichen dielektrischen Material (z.B. FR4) bestehen kann wie ein starrer Abschnitt, so dass eine Biegbarkeit des semi-flexiblen Abschnitts nur aus der verringerten Dicke im semi-flexiblen Abschnitt resultiert. Jedoch sind herkömmliche semi-flexible Bauteilträger anfällig für Bruchschäden beim Biegen eines semi-flexiblen Abschnitts davon.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen teilweise starren und teilweise flexiblen Bauteilträger mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein semi-flexibler Bauteilträger (oder Semi-Flex-Bauteilträger) bereitgestellt, der einen Stapel (insbesondere einem laminierten Stapel, d.h. ein Stapel, in dem seine Schichtstrukturen durch Anwendung von Wärme und/oder Druck verbunden sind) aufweist, der mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur und/oder mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur aufweist, wobei der Stapel mindestens einen starren Abschnitt und mindestens einen semi-flexiblen (oder halb-flexiblen) Abschnitt definiert (oder begrenzt), wobei mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, ein Material aufweist, das eine Dehnungsfähigkeit (oder Elongation) von mehr als 3% (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K) und einen Young'schen Modul (oder Elastizitätsmodul) von weniger als 5 GPa (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K) hat.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines semi-flexiblen Bauteilträgers (oder Semi-Flex-Bauteilträgers) bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen (insbesondere Laminieren, d.h. Verbinden durch Anwendung von Wärme und/oder Druck) eines Stapels, der mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur und/oder mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur aufweist, wobei der Stapel mindestens einen starren Abschnitt und mindestens einen semi-flexiblen (oder halb-flexiblen) Abschnitt definiert (oder begrenzt), und Konfigurieren von mindestens einer der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, aus einem Material, das eine Dehnungsfähigkeit (oder Eolongation) von mehr als 3% (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K) und einen Young'schen Modul (oder Elastizitätsmodul) von weniger als 5 GPa (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K) hat.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Bauteilträger“ (oder Bauelementeträger) insbesondere jede Stützstruktur bezeichnen, die in der Lage ist, ein oder mehrere Bauteile (oder Bauelemente) darauf und/oder darin aufzunehmen, um eine mechanische Abstützung und/oder elektrische Verbindung zu gewährleisten. Mit anderen Worten, ein Bauteilträger kann als mechanischer und/oder elektronischer Träger für Bauteile konfiguriert sein. Insbesondere kann ein Bauteilträger einer von den Folgenden sein: eine gedruckte Leiterplatte, eine organische Zwischenlegeschicht (interposer) und ein Substrat für einen IC (oder integrierte Schaltung). Ein Bauteilträger kann auch eine Hybridplatte sein, die verschiedene der oben genannten Arten von Bauteilträgern kombiniert.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „starrer Abschnitt“ insbesondere einen Abschnitt des Bauteilträgers bezeichnen, der beim Aufbringen oder Ausüben von gewöhnlichen Kräften, die typischerweise während des Betriebs des Bauteilträgers auftreten, im Wesentlichen unverformt bleibt. Mit anderen Worten, die Form des starren Abschnitts wird nicht verändert, wenn während des Betriebs des Bauteilträgers Kräfte aufgebracht oder ausgeübt werden.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „semi-flexibler Abschnitt“ insbesondere einen Abschnitt des Bauteilträgers bezeichnen, der beim Ausüben von typischen Kräften, die während des Betriebs des Bauteilträgers auftreten, zu einer Verformung des semi-flexiblen Abschnitts führen kann. Die Verformung des semi-flexiblen Abschnitts kann in einem solchen Ausmaß möglich sein, dass die Form des gesamten Bauteilträgers durch die Verformung des semi-flexiblen Abschnitts maßgeblich (oder signifikant) beeinflusst werden kann. Jedoch kann ein solcher semi-flexibler Abschnitt weniger flexibel sein als ein vollflexibler Abschnitt (der z.B. aus Polyimid ausgebildet ist). Das Biegen des semi-flexiblen Abschnitts ohne Bruch kann nur einmal, oder nur eine begrenzte Anzahl von Biegezyklen möglich sein, oder kann sogar für eine unendliche Anzahl von Biegezyklen ohne Beschädigung möglich sein.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „semi-flexibler Bauteilträger mit semi-flexiblem Abschnitt“ insbesondere einen Bauteilträger bezeichnen, bei dem sein semi-flexibler Abschnitt ganz oder teilweise aus dem gleichen dielektrischen und/oder metallischen Material hergestellt sein kann wie ein oder mehrere benachbarte starre Abschnitte, aber beispielsweise nur eine lokal geringere Dicke als der oder die verbundenen starren Abschnitte aufweisen kann. In einer solchen Konfiguration ergibt sich die Biegbarkeit des semi-flexiblen Abschnitts nur aus der geringeren Dicke und nicht aus einem flexibleren Material in dem flexiblen Abschnitt. Im Gegensatz zu einem solchen semi-flexiblen Bauteilträger weist ein starr-flexibler Bauteilträger (d.h. eine andere Art eines teilweise flexiblen und teilweise starren Bauteilträgers) einen voll-flexiblen Abschnitt auf, der zum Beispiel aus Polyimid hergestellt worden ist (z.B. mit einer Dehnungsfähigkeit von etwa 70%). In einer solchen Ausführungsform kann sich das Material des flexiblen Abschnitts von dem Material von einem oder zwei benachbarten starren Abschnitten unterscheiden, und das Material des flexiblen Abschnitts kann speziell so ausgewählt werden, dass es eine hohe Elastizität oder Flexibilität aufweist.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Young'scher Modul“ (oder Elastizitätsmodul) insbesondere den Young'schen Modul bezeichnen, d.h. ein Maß für die Steifigkeit eines festen Materials, und definiert das Verhältnis zwischen Spannung (Kraft pro Flächeneinheit) und Beanspruchung (oder Deformation) (proportionale Verformung) in einem Material. Ein weicheres Material hat einen kleineren Wert des Young'schen Moduls als ein starreres (oder steiferes) Material.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Dehnungsfähigkeit“, „Prozent der Dehnung“ oder „prozentuale Dehnung“ insbesondere eine verbleibende Restdehnung eines Körpers nach einem Brechen im Verhältnis zu seiner Ausgangslänge bezeichnen. Die prozentuale Dehnung kann eine Messung sein, die den Umfang (oder Betrag) erfasst, um den sich ein Material bis zum Bruch plastisch und/oder elastisch verformt. Die prozentuale Dehnung ist eine Möglichkeit, die Dehnbarkeit (oder Dehnbarität) eines Materials zu messen und zu quantifizieren. Die endgültige Länge des Materials kann mit seiner ursprünglichen Länge verglichen werden, um die prozentuale Dehnung und die Dehnbarkeit des Materials zu bestimmen. Um die prozentuale Dehnung zu berechnen, kann die ursprüngliche Länge einer Messspanne von der endgültigen Länge abgezogen werden. Dann kann das Ergebnis dieser Subtraktion durch die ursprüngliche Länge geteilt und mit 100 multipliziert werden, um die prozentuale Dehnung zu erhalten. Die Gleichung lautet: Dehnungsfähigkeit = 100 x [(Endlänge - Ausgangslänge) / Ausgangslänge]. Die Dehnungsfähigkeit ist somit ein Indikator für die Dehnbarkeit eines Materials. Ein Material mit einer höheren Dehnungsfähigkeit ist ein dehnbarerer Werkstoff, während ein Material mit einem geringeren Prozentsatz spröder (oder brüchiger) ist. Zum Beispiel kann FR4 eine Dehnungsfähigkeit von etwa 1-2% aufweisen.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein semi-flexibler Bauteilträger (oder Semi-Flex-Bauteilträger) bereitgestellt, der zumindest in einem semi-flexiblen Abschnitt davon ein dielektrisches Material aufweist und eine Kombination aus einem Young'schen Modul (d.h. einem Verhältnis zwischen einer Ausdehnungskraft und einer räumlichen Ausdehnung) von weniger als 5 GPa und einer Dehnungsfähigkeit (d.h. einer relativen Längenausdehnung an einem Versagenspunkt) von mehr als 3%. Beschreibend gesprochen, weist ein solches dielektrisches Material in einem semi-flexiblen Abschnitt eines semi-flexiblen Bauteilträgers eine höhere Elastizität auf und ist dehnbarer als herkömmliches FR4-Material. Infolgedessen ist der semi-flexible Bauteilträger möglicherweise weniger anfällig für Versagen (insbesondere weniger anfällig für Rissbildungen oder Bruch), wenn der semi-flexible Abschnitt gebogen wird.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wendet daher ein Material mit niedrigem Modul und mit hoher Dehnungsfähigkeit oder äußerster Beanspruchung (oder Deformation) auf einen semi-flexiblen Bauteilträger, wie etwa eine semi-flexible Leiterplatte (PCB) an. Infolgedessen kann es vorteilhaft möglich sein, einen semi-flexiblen Bauteilträger mit einem kleinen Biegeradius und/oder einer erhöhten Anzahl (z.B. mindestens zwei oder mindestens drei) von flexiblen Schichten in einem semi-flexiblen Abschnitt des Bauteilträgers zu realisieren. So können beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung es ermöglichen, Probleme mit herkömmlichen semi-flexiblen Anwendungen zu lösen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, bei denen Standard-Leiterplattenmaterialien in dem Biegebereich eines semi-flexiblen Bauteilträgers für die Verwendung von Standard HDI (high density interconnect) und/oder mSAP (modified semi-additive processing) PCB (printed circuit board) Konstruktionsregeln angewendet werden, um Einschränkungen mit der Polyimid Starr-Flex-Technologie zu vermeiden, implementieren beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung in synergistischer Weise dielektrisches Material mit einem Young'schen Modul von weniger als 5 GPa und einer prozentualen Dehnung von mehr als 3%. Durch Treffen dieser Maßnahme können signifikante Schwachstellen von herkömmlich verwendetem dielektrischem Material in dem semi-flexiblen Abschnitt eines semi-flexiblen Bauteilträgers überwunden werden. Auf der Grundlage von Simulationen wurde die beschriebene Lösung identifiziert, die besonders vorteilhafte Eigenschaften bei der Verwendung von Materialien mit niedrigem oder sogar ultra-niedrigem Young'schen Modul in Kombination mit einem spezifisch ausgewählten Dehnbarkeitsbereich zeigt. Während herkömmliche semi-flexible Leiterplatten nur für Anwendungen mit hohen Biegeradien mit einem geschätzten Radius von beispielsweise mehr als 5 mm bei bis zu einer Biegeanforderung von 5 Zyklen verwendet wurden, können beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung den Biegeradius deutlich verringern, z.B. bis herunter auf 2 mm, und/oder die Biegefestigkeit erhöhen auf bis zu 100 Zyklen bei größeren Biegebedingungen (z.B. größer als 5 mm).
  • Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens und des Bauteilträgers erläutert.
  • In einer Ausführungsform besteht die mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, aus einem Harz, insbesondere einem Epoxidharz, oder besteht aus einem Harz. Insbesondere kann eine geeignete Auswahl des Basisharzes und/oder eines oder mehrerer Zusatzstoffe (oder Additive) es ermöglichen, die Eigenschaften der dielektrischen Schicht in Bezug auf Elastizität/Young'scher Modul und Dehnbarkeit/Dehnungsfähigkeit einzustellen.
  • In einer Ausführungsform besteht mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, aus Epoxyd-Derivaten, insbesondere eine AjinomotoⓇ-Aufbauschicht (build-up film). Ein solches Material kann eine geeignete Wahl sein, um die oben beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf niedrigen Young'schen Modul und hohe Dehnungsfähigkeit zu erreichen.
  • In einer Ausführungsform ist die mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, frei von Glasfasergewebe. Das Weglassen von Glasfasern, Glaskugeln oder anderen verstärkenden Partikeln in einer Harzmatrix von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit kann im Hinblick auf die erreichbare hohe Elastizität und hohe Dehnbarkeit eine verbesserte Biegbarkeit im semi-flexiblen Abschnitt fördern.
  • In einer Ausführungsform erstreckt sich die mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, über den (insbesondere gesamten) mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt und über den (insbesondere gesamten) mindestens einen starren Abschnitt. Mit anderen Worten, die genannte dielektrische Schicht mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit kann zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt und dem (den) starren Abschnitt(en) des Bauteilträgers aufgeteilt werden. Die Bildung der dielektrischen Schicht mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit sowohl über dem semi-flexiblen Abschnitt als auch über dem mindestens einen starren Abschnitt kann mechanische Schwachstellen an einer oder mehreren Materialgrenzflächen zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt und einem oder mehreren starren Abschnitten verhindern. Solche Materialgrenzflächen können aus unterschiedlichen Materialien des Dielektrikums in diesen Abschnitten resultieren und können vermieden werden, indem mindestens eine durchgehende homogene dielektrische Schicht mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit, die sich über die gesamte horizontale Ausdehnung des Bauteilträgers erstreckt, ausgedehnt wird. Eine solche homogene dielektrische Schicht kann auch vorteilhaft sein, um Fehlanpassungen des Wärmeausdehnungskoeefizienten (oder CTE-Fehlanpassungen) (CTE = coefficient of thermal expansion) zu unterdrücken.
  • In einer Ausführungsform ist die mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, die äußerste elektrisch isolierende Schichtstruktur des Stapels. Simulationen haben gezeigt, dass insbesondere die äußerste dielektrische Schicht des semi-flexiblen Bauteilträgers während des Biegens versagen kann und während des Biegens die größte mechanische Belastung im semi-flexiblen Abschnitt und an seiner/seinen Grenzfläche(n) zu dem/den starren Abschnitt(en) erfährt. Die äußerste dielektrische Schicht des semi-flexiblen Bauteilträgers kann während des Biegens eine maximale Dehnungsfähigkeit erfahren, so dass die Ausbildung dieser dielektrischen Schicht mit dem niedrigen Wert des Young'schen Moduls und dem hohen Wert der Dehnungsfähigkeit besonders vorteilhaft ist, um Risse (oder Rissbildungen) während des Biegens zu vermeiden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann eine dielektrische Schicht mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit, die zumindest einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, in einem Innenraum, insbesondere in der Mitte, der elektrisch isolierenden Schichtstrukturen des Stapels angeordnet sein. Während die vertikale Mitte des semi-flexiblen Abschnitts normalerweise weniger versagensanfällig ist als der äußerste Abschnitt, kann die Konfiguration einer zentralen dielektrischen Schicht des semi-flexiblen Abschnitts aus einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit dennoch die Biegbarkeit unterstützen bei Entwürfen, bei denen die äußerste dielektrische Schicht aus einem anderen Material hergestellt werden sollte (z.B. aus Glasfasergewebe aus Stabilitätsgründen). Sehr vorteilhaft ist, dass mehr als eine Schichtstruktur (zumindest im semi-flexiblen Abschnitt) aus einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit hergestellt werden kann. Insbesondere kann es sehr vorteilhaft sein, sowohl die äußerste als auch die zentrale dielektrische Schichtstruktur aus einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit vorzusehen.
  • In einer Ausführungsform erstrecken sich alle Schichtstrukturen des semi-flexiblen Abschnitts auch entlang des mindestens einen starren Abschnitts. Sehr vorteilhaft kann es sein, dass sowohl die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere aus Kupfer) als auch die elektrisch isolierenden Schichtstrukturen (z.B. aus Prepreg, FR4 und/oder einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit) des semi-flexiblen Abschnitts sich ebenfalls in den einen oder die mehreren verbundenen starren Abschnitte erstrecken. Dies gewährleistet eine hohe Homogenität und eine hohe mechanische Robustheit des Bauteilträgers als Ganzes. Insbesondere sind alle Schichtstrukturen aus dem gleichen Material und/oder haben die gleiche Dicke im semi-flexiblen Abschnitt und in dem mindestens einen starren Abschnitt. Durch Treffen dieser Maßnahme kann die Homogenität des semi-flexiblen Abschnitts und der verbundenen Bereiche des einen oder der mehreren starren Abschnitte weiter verbessert werden.
  • In einer Ausführungsform weist der Bauteilträger einen semi-flexiblen Abschnitt zwischen zwei entgegengesetzten starren Abschnitten auf. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der semi-flexible Abschnitt an einer Seite mit einem starren Abschnitt verbunden ist, während seine entgegengesetzte andere Seite unverbunden ist.
  • In einer Ausführungsform weist der mindestens eine semi-flexible Abschnitt eine geringere Anzahl von Schichtstrukturen auf und/oder hat eine geringere Dicke als der mindestens eine starre Abschnitt. Entsprechend kann oberhalb und/oder unterhalb des semi-flexiblen Abschnitts ein Hohlraum gebildet werden, der den Schichtstrukturen des verbundenen starren Abschnitts entspricht, die im semi-flexiblen Abschnitt fehlen.
  • In einer Ausführungsform weist die mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, ein Polymer auf mit einem flexiblen Segment zwischen einem reaktiven Segment und einem harten Segment. Insbesondere kann das harte Segment eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, das flexible Segment kann eine geringe Verwölbung (oder Verzug) und Relaxation bei innerer Spannung zeigen, und/oder das reaktive Segment kann zum Reagieren mit Epoxidharz konfiguriert sein. Beschreibend gesprochen, kann das harte Segment eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Das reaktive Segment kann in der Lage sein, mit Epoxidharz zu reagieren, z.B. durch Vernetzung und/oder durch die Bildung chemischer Bindungen. Das flexible Segment dazwischen kann als flexibles Bindemittel fungieren, das eine geringe Verwölbung aufweist und die Relaxation bei innerer Spannung fördert. Durch die Verwendung eines solchen Polymers für die mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit kann die geeignete Biegbarkeit und hohe mechanische Stabilität des Bauteilträgers weiter verbessert werden.
  • In einer Ausführungsform hat mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, einen Young'schen Modul von weniger als 2 GPa, insbesondere weniger als 1 GPa (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K). Durch Treffen dieser Maßnahme kann die Elastizität des semi-flexiblen Abschnitts weiter erhöht und das Risiko eines Versagens beim Biegen weiter unterdrückt werden.
  • In einer Ausführungsform weist mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, eine Dehnungsfähigkeit von mehr als 4%, insbesondere mehr als 5%, mehr insbesondere mehr als 10% auf (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K). Ein solches Material im semi-flexiblen Abschnitt kann die Dehnbarkeit des dielektrischen Materials weiter fördern und die mechanische Integrität des Bauteilträgers verbessern, selbst bei Vorhandensein von kleinen Biegewinkeln.
  • Darüber hinaus weist dieses Material vorzugsweise eine Dehnungsfähigkeit von weniger als 20% auf (insbesondere bei einer Temperatur von 300 K), um eine übermäßige Flexibilität oder Biegbarkeit des starren Abschnitts (in den sich die dielektrische Schicht erstrecken kann) zu verhindern. Eine übermäßige Dehnungsfähigkeit könnte die mechanische Stabilität des Bauteilträgers als Ganzes verschlechtern.
  • In einer Ausführungsform hat mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 150 ppm/K bei einer Temperatur von 300 K. Gleichzeitig kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmeausdehnung mindestens 30 ppm/K beträgt. Durch entsprechende Konfiguration des Materials der dielektrischen Schichtstruktur kann eine thermische Spannung innerhalb des Bauteilträgers auch bei ausgeprägten Temperaturzyklen unterdrückt werden.
  • In einer Ausführungsform hat der semi-flexible Abschnitt eine horizontale Länge von mindestens 1 mm. Durch Erfüllen dieser Konstruktionsregel kann die Biegbarkeit des semi-flexiblen Abschnitts weiter erhöht werden, während das Risiko einer Rissbildung oder ähnlichem beim Biegen gering gehalten wird.
  • In einer Ausführungsform wird mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur, die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts bildet, um einen Biegewinkel in einem Bereich zwischen 0° in 180° gebogen. Beispielsweise kann eine Biegung mit einem Biegewinkel in einem Bereich zwischen 60° und 160° erfolgen, ohne dass das Risiko eines Versagens besteht.
  • In einer Ausführungsform wird diese mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mit niedrigem Young'schen Modul unter 5 GPa und hoher Dehnungsfähigkeit über 3% als Teil einer Schicht aus harzbeschichtetem Kupfer (RCC, resin coated copper) auf den Rest des Stapels laminiert. Diese Laminierung kann insbesondere sowohl in dem semi-flexiblen Abschnitt als auch in dem mindestens einen starren Abschnitt erfolgen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „RCC“ insbesondere eine Doppelschicht (oder Mehrfachschicht) bezeichnen, die eine Kupferfolie mit einer Hauptoberfläche aufweist, auf der eine Harzschicht aufgebracht ist. Eine solche Harzschicht aus einer separaten RCC-Folie kann zumindest teilweise ungehärtet sein oder bereits vollständig ausgehärtet sein, bevor sie mit den anderen Schichtstrukturen des Stapels verbunden wird, so dass die RCC-Folie als Ganzes zu einem Schichtstapel laminiert werden kann. Dies erleichtert die Handhabung und vereinfacht damit den Herstellungsprozess des Bauteilträgers. Infolgedessen kann sich die RCC-Folie und damit auch die besagte mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mit niedrigem E-Modul unter 5 GPa und hoher Dehnungsfähigkeit über 3 % in einer gesamten horizontalen Ebene des herzustellenden Bauteilträgers erstrecken, d.h. sowohl im semi-flexiblen Abschnitt als auch in dem mindestens einen starren Abschnitt vorhanden sein. Dies führt zu einer homogenen Materialverteilung über dem gesamten Bauteilträger und unterdrückt damit unerwünschte CTE-Fehlanpassungen, die sich aus einer inhomogenen Materialverteilung über den Bauteilträger ergeben können.
  • In einer Ausführungsform weist der Bauteilträger eine Spannungsausbreitungs-Verhinderungsbarriere (insbesondere eine Mehrzahl von gestapelten Durchkontaktierungen, die zumindest teilweise mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt sind) auf in einem Grenzflächenbereich zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt, und die so konfiguriert ist, dass sie die Spannungsausbreitung zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt während des Biegens verhindert. Beschreibend gesprochen kann die erwähnte, die Spannungsausbreitung verhindernde Barriere so angeordnet sein, dass sie eine Spannungsausbreitungs-Trajektorie zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt durchquert (insbesondere von einem Biegepunkt zu einem eingebetteten Bauteil) und somit dazu dienen kann, eine Ausbreitung von Biegespannung zu verhindern.
  • In einer Ausführungsform weist ein Übergangsbereich zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt mindestens eine schräge Seitenwand auf. Es hat sich herausgestellt, dass eine schräge Seitenwand an einer Biegeposition die Spannungsausbreitung innerhalb des Bauteilträgers reduziert.
  • In einer Ausführungsform kann mindestens ein Bauteil (oder Bauelement) in dem teilweise flexiblen und dem teilweise starren Bauteilträger, insbesondere in einen starren Abschnitt davon, eingebettet sein. In einer anderen Ausführungsform kann mindestens ein Bauteil auch in den semi-flexiblen Abschnitt eines solchen teilweise flexiblen und teilweise starren Bauteilträgers eingebettet sein. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein Bauteil auf dem teilweise flexiblen und dem teilweise starren Bauteilträger, insbesondere auf einem starren Abschnitt davon, oberflächenmontiert sein. Es ist auch möglich, dass mindestens ein Bauteil auf einem semi-flexiblen Abschnitt eines solchen Bauteilträgers oberflächenmontiert ist.
  • In einer Ausführungsform kann der Bauteilträger eine mechanische Pufferstruktur aufweisen, die zumindest einen Teil des (insbesondere eingebetteten) Bauteils umgibt und einen niedrigeren Wert des Young'schen Moduls aufweist als andere elektrisch isolierende Materialien des Stapels. Insbesondere kann das Bauteil in einem Kern des mindestens einen starren Abschnitts eingebettet sein, und mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur des Stapels, die mindestens einen Teil des Bauteils umgibt, kann einen niedrigeren Young'schen Modul haben als das elektrisch isolierende Material des Kerns. Gemäß einer solchen Ausführungsform wird ein semi-flexibler Bauteilträger bereitgestellt, der eine mechanische Pufferstruktur als dielektrisches Material aufweist, die ein in dem Stapel, insbesondere in dem starren Abschnitt, eingebettetes Bauteil zumindest teilweise einkapselt. Diese mechanische Pufferstruktur kann einen Wert des Young'schen Moduls (d.h. ein Verhältnis zwischen einer ausdehnenden Kraft und einer räumlichen Ausdehnung) haben, der kleiner ist als derjenige von zumindest einem Teil des umgebenden elektrisch isolierenden Materials des Stapels. Beschreibend gesprochen hat ein solches dielektrisches Material, das ein in einem semi-flexiblen Bauteilträger eingebettetes Bauteil teilweise oder ganz umgibt, eine höhere Elastizität als anderes dielektrisches Material des Stapels, der beispielsweise aus FR4-Material hergestellt ist. Infolgedessen kann der semi-flexible Bauteilträger weniger anfällig für einen Funktionsfehler (ode rein Versagen) sein (insbesondere weniger anfällig für Rissbildung oder Bruch), insbesondere in einem Volumenabschnitt, der dem eingebetteten Bauteil entspricht, wenn der semi-flexible Abschnitt gebogen wird. Daher kann ein als vollständiges Package (oder Kompletteinheit) konfigurierter Bauteilträger, der in Einbettungstechnologie bereitgestellt wird, mit semi-flexibler Technologie kombiniert werden. Durch Treffen dieser Maßnahmen kann ein semi-flexibel (insbesondere nicht auf Polyimid) basierter Bauteilträger mit eingebettetem Bauteil und mit semi-flexiblen Eigenschaften so konfiguriert werden, dass er robust gegen Biegespannung ist.
  • In einer Ausführungsform besteht die mechanische Pufferstruktur aus einem Material mit einer Dehnungsfähigkeit von mehr als 3%, insbesondere mehr als 5%, und einem Young'schen Modul von weniger als 5 GPa, insbesondere weniger als 1 GPa. Beschreibend gesprochen, kann ein solches dielektrisches Material der mechanischen Pufferstruktur eine höhere Elastizität aufweisen und dehnbarer sein als herkömmliches FR4-Material. Infolgedessen kann das eingebettete Bauteil weniger anfällig für ein Versagen sein (insbesondere weniger anfällig für Rissbildung oder Bruch), wenn der semi-flexible Abschnitt gebogen wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein vertikaler Erstreckungsbereich des Bauteils nicht ein vertikales Niveau von mindestens einem Biegepunkt zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt. Durch Anordnen des eingebetteten Bauteils in einer vertikalen Höhe, die sich von einer vertikalen Position einer Biegung zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt und dem starren Abschnitt unterscheidet, kann die Robustheit des in der mechanischen Pufferstruktur eingekapselten eingebetteten Bauteils weiter erhöht werden.
  • Das eine oder die mehrere Bauteile können aus einer Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgenden besteht: eine elektrisch nicht leitende Einlage, eine elektrisch leitfähige Einlage (wie etwa eine Metalleinlage, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium), eine Wärmeübertragungseinheit (z.B. ein Wärmerohr), ein Licht-leitendes Element (z.B. ein optischer Wellenleiter oder eine Lichtleiterverbindung), ein elektronisches Bauteil oder Kombinationen davon besteht. Das Bauteil kann beispielsweise ein aktives elektronisches Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichervorrichtung (z.B. ein DRAM oder ein anderer Datenspeicher), ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein signalverarbeitendes Bauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, ein Spannungswandler (z.B. ein DC/DC-Wandler oder ein AC/DC-Wandler), ein kryptographisches Bauteil, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischer Wandler, ein Sensor, ein Aktuator, ein mikroelektromechanisches System (MEMS), ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, eine Batterie, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein Logik-Chip, ein Lichtleiter und eine Energiegewinnungseinheit sein. Jedoch können andere Bauteile in dem Bauteilträger eingebettet sein. Beispielsweise kann ein magnetisches Element als Bauteil verwendet werden. Ein solches magnetisches Element kann ein permanentmagnetisches Element sein (z.B. ein ferromagnetisches Element, ein antiferromagnetisches Element oder ein ferrimagnetisches Element, z.B. eine Ferrit-Basisstruktur) oder kann ein paramagnetisches Element sein. Wie auch immer, das Bauteil kann auch ein weiterer Bauteilträger sein, zum Beispiel in einer Platte-in-Platte-Konfiguration (Board-in-Board). Ein oder mehrere Bauteile können auf dem Bauteilträger oberflächenmontiert sein und/oder können in einem Inneren desselben eingebettet sein. Darüber hinaus können auch andere als die genannten Bauteile als Bauteil verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform weist der Bauteilträger einen Stapel aus mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur und mindestens einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur auf. Der Bauteilträger kann beispielsweise ein Laminat aus der/den genannten elektrisch isolierenden Schichtstruktur(en) und der/den elektrisch leitfähigen Schichtstruktur(en) sein, das insbesondere durch Anwendung von mechanischem Druck, gegebenenfalls unterstützt durch Wärmeenergie, ausgebildet wird. Der besagte Stapel kann einen plattenförmigen Bauteilträger bereitstellen, der eine große Montagefläche für weitere Bauteile bereitstellen kann und trotzdem sehr dünn und kompakt ist. Der Begriff „Schichtstruktur“ kann insbesondere eine durchgehende Schicht, eine strukturierte (oder gemusterte) Schicht oder eine Mehrzahl von nicht aufeinanderfolgenden Inseln innerhalb einer gemeinsamen Ebene bezeichnen.
  • In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger als Platte geformt. Dies trägt zum kompakten Design bei, wobei der Bauteilträger dennoch eine große Basis zum Montieren von Bauteilen darauf bereitstellen. Darüber hinaus kann insbesondere ein nackter Chip als Beispiel für ein eingebettetes elektronisches Bauteil dank seiner geringen Dicke bequem in eine dünne Platte, wie etwa eine Leiterplatte, eingebettet werden.
  • In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger konfiguriert als einer aus der Gruppe, die besteht aus: einer Leiterplatte und einem Substrat (insbesondere einem IC-Substrat).
  • Im Zusamahang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Leiterplatte“ (PCB) insbesondere einen Bauteilträger (der plattenförmig (d.h. planar), dreidimensional gekrümmt (z.B. wenn mittels 3D-Druck hergestellt) oder irgeneine andere Form aufweisen kann) bezeichnen, der durch Laminieren von mehreren elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen mit mehreren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen ausgebildet wird, zum Beispiel durch Beaufschlagen mit Druck, gegebenenfalls begleitet durch die Zufuhr von Wärmeenergie. Als bevorzugte Materialien für die Leiterplattentechnik (oder PCB-Technologie) sind die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen aus Kupfer hergestellt, während die elektrisch isolierenden Schichtstrukturen Harz und/oder Glasfasern, so genanntes Prepreg- oder FR4-Material, aufweisen können. Die verschiedenen elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen können in gewünschter Weise miteinander verbunden werden, indem Durchgangsbohrungen durch das Laminat gebildet werden, z.B. durch Laserbohren oder mechanisches Bohren, und indem diese mit elektrisch leitfähigem Material (insbesondere Kupfer) gefüllt werden, wodurch Durchkontaktierungen als Durchgangslochverbindungen gebildet werden. Abgesehen von einem oder mehreren Bauteilen, die in einer Leiterplatte eingebettet sein können, ist eine Leiterplatte normalerweise so konfiguriert, dass sie ein oder mehrere Bauteile auf einer oder beiden entgegengesetzten Oberflächen der plattenförmigen Leiterplatte aufnimmt. Sie können mit der jeweiligen Hauptoberfläche durch Löten verbunden werden. Ein dielektrischer Teil einer Leiterplatte kann aus Harz mit verstärkenden Fasern (z.B. Glasfasern) bestehen.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Substrat“ insbesondere einen kleinen Bauteilträger bezeichnen, der im wesentlichen die gleiche Größe hat wie ein darauf zu montierendes Bauteil (insbesondere ein elektronisches Bauteil). Genauer gesagt kann ein Substrat sowohl als Träger für elektrische Verbindungen oder elektrische Netzwerke verstanden werden als auch als Bauteilträger, der vergleichbar ist mit einer Leiterplatte (PCB), jedoch mit einer wesentlich höheren Dichte an seitlich und/oder vertikal angeordneten Verbindungen (oder Anschlüssen). Seitliche Verbindungen sind z.B. Leiterbahnen, während vertikale Verbindungen z.B. 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 Bauteilen oder ungehäusten Bauteilen (wie etwa nackte Chips), insbesondere von IC-Chips, mit einer Leiterplatte oder Zwischenleiterplatte herzustellen. Somit umfasst der Begriff „Substrat“ auch „IC-Substrate“. Ein dielektrischer Teil eines Substrats kann aus Harz mit verstärkenden Kugeln (wie etwa Glaskugeln) bestehen.
  • In einer Ausführungsform weist dielektrisches Material von mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur mindestens eines aus auf der Gruppe, die besteht aus: Harz (wie etwa verstärkte oder nicht verstärkte Harze, z.B. Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz), genauer gesagt FR-4 oder FR-5), Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas (insbesondere Glasfasern, mehrschichtiges Glas, glasähnliche Materialien), Prepreg-Material, Aufbauschicht (build-up film) auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen (Teflon), eine Keramik und ein Metalloxid. Verstärkende Materialien, wie etwa Gewebe, Fasern oder Kugeln, zum Beispiel aus Glas (mehrschichtiges Glas) hergestellt, können ebenfalls verwendet werden. Obwohl Prepreg oder FR4 normalerweise bevorzugt werden, können auch andere Materialien verwendet werden. Für Hochfrequenzanwendungen können Hochfrequenzmaterialien, wie etwa Polytetrafluorethylen, Flüssigkristallpolymere und/oder Cyanatesterharze als elektrisch isolierende Schichtstruktur in dem Bauteilträger implementiert werden.
  • In einer Ausführungsform weist elektrisch leitfähiges Material von der mindestens einen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur mindestens eines auf aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram. Obwohl Kupfer gewöhnlich bevorzugt wird, sind auch andere Materialien oder beschichtete Versionen davon möglich, insbesondere beschichtet mit supraleitendem Material, wie etwa Graphen.
  • In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger ein laminatartiger Körper. In einer solchen Ausführungsform ist das halbfertige Produkt (oder Halbzeug) bzw. der Bauteilträger ein Verbund von mehreren Schichtstrukturen, die gestapelt und miteinander verbunden werden durch Beaufschlagen einer Druckkraft, gegebenenfalls begleitet durch Wärmezufuhr.
  • Nach dem Bearbeiten (oder Verarbeiten) von inneren Schichtstrukturen des Bauteilträgers ist es möglich, eine oder beide entgegengesetzten Hauptoberflächen der bearbeiteten Schichtstrukturen symmetrisch oder asymmetrisch mit einer oder mehreren weiteren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und/oder elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere durch Laminieren) zu bedecken. Mit anderen Worten, ein Aufbau kann so lange fortgesetzt werden, bis eine gewünschte Anzahl von Schichten erreicht ist.
  • Nachdem die Bildung eines Stapels von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen abgeschlossen ist, ist es möglich, mit einer Oberflächenbehandlung der erhaltenen Schichtstrukturen oder des Bauteilträgers fortzufahren.
  • Insbesondere kann, hinsichtlich der Oberflächenbehandlung, ein elektrisch isolierender Lötstopplack (oder Lötabdeckung) auf einer oder beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des Schichtstapels oder Bauteilträgers aufgebracht werden. So ist es beispielsweise möglich, auf einer gesamten Hauptoberfläche einen solchen Lötstopplack zu bilden und die Schicht des Lötstopplacks anschließend so zu strukturieren, dass ein oder mehrere elektrisch leitfähige Oberflächenabschnitte freigelegt werden, die für zum elektrischen Verbinden des Bauteilträgers mit einer elektronischen Peripherie verwendet werden sollen. Die Oberflächenabschnitte des Bauteilträgers, die mit Lötstopplack bedeckt bleiben, können wirksam gegen Oxidation oder Korrosion geschützt sein, insbesondere Oberflächenabschnitte, die Kupfer enthalten.
  • Es ist hinsichtlich der Oberflächenbehandlung auch möglich, auf freiliegende elektrisch leitfähige Oberflächenabschnitte des Bauteilträgers selektiv eine Endoberfläche (surface finish) aufzubringen. Eine solche Endoberfläche kann ein elektrisch leitfähiges Abdeckmaterial auf freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (wie etwa Pads, Leiterbahnen usw., die insbesondere Kupfer enthalten oder aus Kupfer bestehen) auf einer Oberfläche eines Bauteilträgers sein. Wenn solche freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen ungeschützt belassen werden, könnte das freiliegende elektrisch leitfähige Bauteilträgermaterial (insbesondere Kupfer) oxidieren, was den Bauteilträger weniger zuverlässig macht. Eine Endoberfläche kann dann z.B. als Schnittstelle zwischen einem oberflächenmontierten Bauteil und dem Bauteilträger gebildet werden. Die Endoberfläche hat die Funktion, die freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere Kupfer-Schaltkreise) zu schützen und einen Verbindungsprozess zwischen dem Bauteilträger und dem oberflächenmontierten Bauteil zu ermöglichen, beispielsweise durch Löten. Beispiele für geeignete Materialien für eine Endoberfläche sind OSP (organic solderability preservative), in stromlose Vernickelung getauchtes Gold (ENIG, electroless nickel immersion gold), Gold (insbesondere Hartgold), chemisches Zinn, Nickel-Gold, Nickel-Palladium, etc.
  • Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung warden offensichtlich aus den nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbeispielen und werden mit Verweis auf diese Ausführungsbeispiele erläutert.
  • Die 1 bis 5 zeigen Querschnittsansichten von Strukturen, die beim Herstellen eines Bauteilträgers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung entstanden sind.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bauteilträgers gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 7 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Bauteilträgers Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 8 zeigt einen Entwurf eines Bauteilträgers gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bauteilträgers gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bauteilträgers gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 11 zeigt ein Polymer mit verschiedenen Funktionsabschnitten, die gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
  • Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Bevor Mit Verweis auf die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen näher beschrieben werden, werden einige grundsätzliche Überlegungen zusammengefasst, auf deren Grundlage beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung entwickelt worden sind.
  • Herkömmlich werden Standard-Leiterplattenmaterialien auf einem Biegebereich eines semi-flexiblen Bauteilträgers aufgebracht, um die Verwendung von Standard HDI (high density interconnect) und/oder mSAP (modified semi-additive processing) PCB-Konstruktionsregeln zu ermöglichen. In einer alternativen herkömmlichen Herangehensweise wird ein hochflexibles Material, wie etwa Polyimid, in Starr-Flexibel-Technologie verwendet, was jedoch aufgrund der Verwendung des Polyimid-Materials erhebliche Einschränkungen mit sich bringt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, ein dielektrisches Material mit niedrigem Modul und hoher Dehnungsfähigkeit auf einen semi-flexiblen Abschnitt eines semi-flexiblen Bauteilträgers (insbesondere Leiterplatte, PCB) aufzubringen. Dies kann es ermöglichen, einen kleinen Biegeradius aufzulösen (oder zu klären) und einen dynamischen Biegewinkel auf einem semi-flexiblen Bauteilträger zu ermöglichen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein dielektrisches Material zumindest in dem semi-flexiblen Abschnitt so konfiguriert wird, dass es einen niedrigen Young'schen Modul (oder Elastizitätsmodul) unter 5 GPa und eine hohe Dehnungsfähigkeit (oder Elongation) über 3% aufweist. Folglich kann das dielektrische Material in dem semi-flexiblen Abschnitt sowohl elastisch als auch dehnbar (oder duktil) sein.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine semi-flexible Leiterplatte mit einem semi-flexiblen Abschnitt versehen, der ein dielektrisches Material mit einem niedrigen Young'schen Modul unter 5 GPa und einer hohen Dehnungsfähigkeit über 3% aufweist. Herkömmlich wurden Leiterplatten (oder PCBs) nur für Anwendungen mit hohem Biegeradius nur mit geschätztem Radius über 5 mm bis zu einer Biegeanforderung von 5 Zyklen verwendet. Im Gegensatz dazu ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung möglich, den Biegeradius auf 2 mm oder weniger zu verringern und/oder die Biegebeständigkeit auf bis zu 100 Zyklen mit Biegebedingungen von mehr als 5 mm zu erhöhen.
  • Ein solches dielektrisches Material kann zumindest im semi-flexiblen Abschnitt einen ultraniedrigen Young'schen Modul unter 5 GPa (vorzugsweise unter 1 GPa) und eine hohe Dehnungsfähigkeit über 3% (vorzugsweise über 4%) aufweisen. Um die Materialien mit ultra-niedrigem Young'schen Modul im Hinblick auf einen Leiterplatten-Herstellungsprozess herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein Heißpress-Laminierverfahren gezielt einzustellen.
  • Insbesondere können die Materialauswahl und das Herstellungsverfahren von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angewendet warden, insbesondere bei Bauteilträgern mit 1 bis 10, insbesondere 4 bis 10, Biegeschichten, so dass mindestens eine der Biegeschichten Prepreg mit Glas(faser)verstärkung ist. Vorzugsweise kann zumindest die äusserste Schicht (im Hinblick auf die Biegerichtung) aus einem RCC (resin coated copper)-Material mit niedrigem Young'schen Modul unter 5 GPa und hoher Dehnungsfähigkeit über 3% hergestellt werden. Durch Treffen dieser Maßnahme kann es möglich sein, die Biegeleistung in Bezug auf kleine Biegebreite, hohen Biegewinkel und erhöhte maximale Anzahl von Biegezeiten eines semi-flexiblen Bauteilträgers zu verbessern. Infolgedessen kann es möglich sein, eine zuverlässige Biegefähigkeit eines semi-flexiblen Bauteilträgers zu erreichen. Insbesondere kann es möglich sein, ein solches Material mit niedrigem Modul in die Semi-Flex Leiterplattentechnologie einzuführen, und den Herstellungsaufwand gegenüber der herkömmlichen starr-flexiblen Leiterplattentechnologie zu verringern. In synergistischer Weise können beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung die elektrische und mechanische Miniaturisierung fördern. Darüber hinaus können beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung das Biegen erweitern, um eine semi-flexible (oder Semi-Flex) Anwendung zu installieren, und sind geeignet kompatibel mit der Massenproduktion im industriellen Maßstab.
  • In Bezug auf den Young'schen Modul des dielektrischen Materials kann mindestens eine elektrisch isolierende Schicht, die sich in einen semi-flexiblen Abschnitt erstreckt, aus dielektrischem Material mit niedrigem Modul unter 5 GPa, insbesondere unter 2 GPa, hergestellt werden.
  • Was die Dehnungsfähigkeit des Materials betrifft, so kann die mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur, die sich in den semi-flexiblen Abschnitt erstreckt, aus dielektrischem Material mit ultrahoher Dehnungsfähigkeit um etwa 3%, insbesondere um 5%, vorzugsweise über 10%, hergestellt sein.
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE, coefficient of thermal expnasion) dieses Materials liegt vorzugsweise unter 150 ppm/K bei Raumtemperatur. Der CTE-Wert ist jedoch vorzugsweise größer als 30 ppm/K.
  • In Bezug auf die Konfiguration des Biegebereichs kann das besagte Material mit niedrigem Young'schen Modul (unter 5 GPa) und hoher Dehnungsfähigkeit (über 3%) zum Beispiel eine der folgenden Konfigurationen aufweisen:
    • - diese Schicht kann auf der äußeren Schicht des Stapels im semi-flexiblen Abschnitt angeordnet sein,
    • - diese Schicht kann in der Mitte des Stapels im semi-flexiblen Abschnitt angeordnet warden.
  • Insbesondere kann der semi-flexible Abschnitt eine Schichtanzahl in einem Bereich zwischen 1 und 8 Schichten haben, insbesondere zwischen 4 und 8 Schichten.
  • Was die Konstruktion der mechanischen Biegung betrifft, ist es bevorzugt, dass die Länge des Biegebereichs (oder Flex-Bereichs) länger als 1 mm ist. Der Biegewinkel kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0° und 180° liegen.
  • Sehr vorteilhaft ist, dass die beschriebene Architektur, sowohl im starren Abschnitt als auch im semi-flexiblen Abschnitt mit der Einbettung von Bauteilen kompatibel ist, insbesondere mit der Einbettung großer Chips.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung lassen sich in allen semi-flexiblen Bauteilträgern umsetzen und können zur Überwindung herkömmlicher Unzulänglichkeiten der Starr-Flexibel-Technologie genutzt werden.
  • 1 bis 5 zeigen Querschnittsansichten von Strukturen, die beim Herstellen eines Semi-Flex-Bauteilträgers 100, wie in 5 dargestellt, erhalten wurden, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Mit Verweis auf 1 sind die Ausgangsmaterialien für das Herstellungsverfahren dargestellt. Insbesondere wird eine fließarme (oder niedrigfließende, low-flow) oder fließfreie (oder nichtfließende, no-flow) ungehärtete Schichtstruktur 118 zwischen einer ersten Mehrschichtstruktur (oder mehrschichtigen Struktur) 120 und einer zweiten Mehrschichtstruktur (oder mehrschichtigen Struktur) 122 eingebettet.
  • Die unausgehärtete Schichtstruktur 118 ist noch nicht vollständig ausgehärtet durch Vernetzung ihres Harzmaterials durch die Anwendung von Druck und/oder Wärme. Daher kann durch Anwendung von Druck und/oder Wärme das noch nicht ausgehärtete Harzmaterial der ungehärteten Schichtstruktur 118 wieder aufgeschmolzen werden, die daher in der Lage ist, bei Auslösung des Aushärtungsprozesses eine Haftfunktion mit verbundenen Schichtstrukturen bereitzustellen. Beispielsweise kann die ungehärtete Schichtstruktur 118 aus einem fließarmen oder fließfreien Prepreg (d.h. Harz, wie etwa Epoxidharz, das verstärkende Partikel, wie etwa Glasfasern, enthält) hergestellt sein. Ein solches fließarmes oder fließfreies Prepreg hat die Eigenschaft, dass es während des Aushärtens (das durch Druck und/oder Erwärmung ausgelöst werden kann), wenn überhaupt, nur sehr begrenzt in benachbarte Spalten fließt. Es können auch flüssige Dielektrika verwendet werden.
  • Die erste Mehrschichtstruktur 120 kann ein vollständig ausgehärteter Kern sein, der beispielsweise aus FR4-Material als elektrisch isolierende Schichtstruktur 106 besteht, die auf ihren beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen jeweils mit einer Kupferfolie als elektrisch leitfähige Schichtstruktur 104 bedeckt ist.
  • Die zweite Mehrschichtstruktur 122 kann z.B. eine Folie mit harzbeschichtetem Kupfer (RCC, resin coated copper) sein. Die zweite Mehrschichtstruktur 122 kann z.B. aus einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 (z.B. einer Kupferfolie) und einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' auf der elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 bestehen und auf der Basis eines Materials mit ultraniedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit gebildet sein. Genauer gesagt kann der Wert des Young'schen Moduls der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' weniger als 5 GPa, vorzugsweise weniger als 1 GPa, betragen. Mit anderen Worten, das Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' kann hochelastisch sein. Darüber hinaus kann das Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' eine hohe Dehnungsfähigkeit von mindestens 3 %, vorzugsweise von mindestens 4 %, aufweisen. Infolgedessen kann die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' sehr dehnbar sein. Um die Biegbarkeit der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' weiter zu fördern, kann sie frei von Glasfasergewebe oder anderen verstärkenden Partikeln sein. Daher kann die oberste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' sehr vorteilhaft aus einem Material mit einer Dehnungsfähigkeit von mehr als 4% und einem Young'schen Modul von weniger als 1 GPa bestehen. Zum Beispiel besteht die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' aus Epoxyd-Derivaten, insbesondere aus AjinomotoⓇ-Aufbauschicht (build-up film) oder speziell konfiguriertem Epoxydharz. Vorzugsweise ist die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' frei von Glasfasergewebe, besteht z.B. nur aus Harz. Das Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' kann einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 30 ppm/K, jedoch weniger als 150 ppm/K haben. Alle genannten Parameter beziehen sich auf eine Temperatur von 300 K. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' kann vollständig ausgehärtet sein, um eine Hohlraumbildung zu vereinfachen (vgl. Beschreibung in 4), kann aber auch in einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens zumindest teilweise ungehärtet sein.
  • Eine Dicke der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106 der ersten Mehrschichtstruktur 120 kann größer sein als eine Dicke der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' der zweiten Mehrschichtstruktur 122.
  • Mit Verweis auf 2 ist die Vorbereitung der in 1 gezeigten Ausgangsmaterialien vor dem Auflegen (before lay-up) dargestellt.
  • Wie gezeigt, ist die erste Mehrschichtstruktur 120 mit einem Stufenprofil mit einem zentralen Vorsprung 125 versehen, der von einer lateralen (oder seitlichen) Basis 126 und einer Vertiefung 140 in der Basis 126 umgeben ist. Dies kann erreicht werden durch Strukturieren der oberen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 der ersten Mehrschichtstruktur 120. Die Vertiefung 140 kann als Nut oder Kanal in der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106 der ersten Mehrschichtstruktur 120 entlang einer vorgegebenen Übergangslinie ausgebildet werden. Die Vertiefung 140 kann so ausgebildet werden, dass sie den Vorsprung 125 lateral umgibt und später dazu dient, die Bildung eines Hohlraums 130 zu definieren (oder zu begrenzen). Zum Bilden der Vertiefung 140 ist es möglich, das FR4-Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106 der ersten Mehrschichtstruktur 120 an einer Seite zu entfernen, mit Ausnahme des durch das Kupfer des Vorsprungs 125 definierten Bereichs in dem späteren Biegebereich des herzustellenden semi-flexiblen Bauteilträgers 100. Dielektrisches Material kann mechanisch, physikalisch oder chemisch entfernt werden, Kupfer kann geätzt werden. Es ist auch möglich, die Vertiefung 140 auszubilden durch einen Vor-Tief-Fräse-Prozess in das dicke FR4-Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106 der ersten Multilayer-Struktur 120.
  • Des Weiteren wird die flussarme oder fließfreie unausgehärtete Schichtstruktur 118 so strukturiert, dass eine zentrale Vertiefung 128 entsteht, die dem Vorsprung 125 entspricht. Die zentrale Vertiefung 128 ist so positioniert und dimensioniert, dass sie den Vorsprung 125 aufnimmt und mit der Vertiefung 140 ausgerichtet werden kann. Die Bildung der zentralen Vertiefung 128 in der fließarmen oder fließfreien unausgehärteten Schichtstruktur 118 kann z.B. durch selektives Fräsen, Stanzen oder Laserschneiden der fließarmen oder fließfreien unausgehärteten Schichtstruktur 118 erreicht werden. So wird die obere Kupferfolie der ersten Mehrschichtstruktur 120 so strukturiert, dass sie den Vorsprung 125 bildet, der einen Formschluss mit der vertieften, zumindest teilweise unausgehärteten fließarmen oder fließfreien Schichtstruktur 118 bildet. Die Dicke der oberen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 der ersten Mehrschichtstruktur 120, die den Vorsprung 125 bildet, einerseits und die Dicke der zumindest teilweise unausgehärteten fließarmen oder fließfreien Prepreg-Schichtstruktur 118 andererseits können gleich oder ähnlich sein, um eine vertikale Ausrichtung zu erhalten.
  • Die Vertiefungen 140 oder Schlitze dienen zum räumlichen Begrenzen des zu bildenden Hohlraums 130. Beschreibend gesprochen, unterstützen die Vertiefungen 140 ein Fräswerkzeug 117 (siehe 4), um einen semi-flexiblen Abschnitt 110 des auszubildenen semi-flexiblen Bauteilträgers 100 räumlich richtig zu definieren (oder zu begrenzen). So wie das aus der 2 entnommen werden kann, wird ein Spalt „d“ definiert zwischen einer inneren Seitenwand der unausgehärteten fließarmen oder fließfreien Prepreg-Schichtstruktur 118 und einer angrenzenden Seitenwand der oberen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 der ersten Mehrschichtstruktur 120 definiert. Vorzugsweise kann die Abmessung des Spaltes „d“ so gewählt werden, dass sie identisch oder im Wesentlichen identisch mit einer horizontalen Ausdehnung „b“ der Vertiefung 140 ist. Genauer gesagt sollte erwähnt werden, dass der Spalt „d“ die entsprechende Abmessung nach dem Verbinden der gezeigten Schichten bezeichnet (was bedeutet, dass beim Schneiden der Materialfluss beim Laminieren berücksichtigt werden sollte). Genauer gesagt kann die äußere Seitenwand der Vertiefung 140 mit der inneren Seitenwand der unausgehärteten fließarmen oder fließfreien Prepreg-Schichtstruktur 118 ausgerichtet sein. Des Weiteren kann die innere Seitenwand der Vertiefung 140 mit der Seitenwand der oberen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 der ersten vollständig ausgehärteten Mehrschichtstruktur 120 ausgerichtet sein.
  • Mit Verweis auf 3 wird ein miteinander verbundener Stapel 102 ausgebildet, indem die fließarme oder fließfreie unausgehärtete Schichtstruktur 118 zwischen der ersten Mehrschichtstruktur 120 und der zweiten Mehrschichtstruktur 122 durch Laminieren, d.h. durch die Anwendung von Druck und/oder Wärme, verbunden wird. Dadurch kann das elektrisch isolierende, nicht ausgehärtete Material der fließarmen oder fließfreien, unausgehärteten Schichtstruktur 118 wieder (auf)schmelzen, eine Vernetzung ausführen und anschließend wieder verfestigen. Dadurch entsteht eine Haftkraft ausschließlich an den direkten Grenzflächen zwischen der Schichtstruktur 118 und den direkt verbundenen Schichtstrukturen 120, 122. Da die Schichtstruktur 118 aus fließarmem oder fließfreiem Material hergestellt ist, fließt dieses Material nicht oder nur unwesentlich in die Vertiefung 140, wodurch die Vertiefung 140 vorteilhaft offen gehalten wird und die Bildung des Hohlraums 130 in einem späteren Prozess vereinfacht wird. Um sicherzustellen, dass Material der Schichtstruktur 118 die Vertiefung 140 während des Laminierens nicht vollständig ausfüllt, kann die gemäß 2 in der Schichtstruktur 118 gebildete Vertiefung 128 ausreichend groß gemacht werden.
  • So wie das aus der Querschnittsansicht der 3 zu entnehmen ist, ist die ausgesparte, unausgehärtete, elektrisch isolierende Schichtstruktur 118 so gestaltet, dass Prepreg-Material während des Laminierens sicher daran gehindert wird, in die Vertiefungen 140 zu fließen. Der Abstand oder Spalt „d“ kann mit der zuvor nicht ausgehärteten (fließarmen oder) fließfreien Prepreg-Schichtstruktur 118, die während des Laminierens ausgehärtet wird, ungefüllt beibehalten werden, da insbesondere fließfreies Prepreg die Eigenschaft hat, während der Aushärtung im Wesentlichen fließfrei zu sein (oder kein Fließen auszuführen). Jedoch kann der Abstand oder Spalt „d“ alternativ teilweise oder ganz mit der zuvor unausgehärteten, fließarmen (oder fließfreien) Prepreg-Schichtstruktur 118, die während der Laminierung ausgehärtet wird, gefüllt werden, da insbesondere fließarmes Prepreg die Eigenschaft hat, während der Aushärtung einen gewissen (jedoch relativ kleinen) Fluss auszuführen.
  • Mit Verweis auf 4 wird Material entfernt, um dadurch einen Hohlraum 130 in dem Stapel 102 zu bilden, um einen semi-flexiblen Abschnitt 110, der durch den Hohlraum 130 definiert wird, von zwei entgegengesetzten starren Abschnitten 108 abzugrenzen (vgl. 5). Der semi-flexible Abschnitt 110 entspricht dem Teil des Hohlraums 130, während die starren Abschnitte 108 den dickeren Abschnitten des laminierten Stapels 102 um den Hohlraum 130 herum entsprechen. Die Bildung des Hohlraums 130 kann durch Abtragen von Material des Stapels 102 durch Fräsen mit einem Fräswerkzeug 117 erfolgen (was schematisch in 4 dargestellt ist). Während des Fräsens kann die seitliche Position des Fräswerkzeugs 117 so gesteuert werden, dass Stufen (siehe Bezugszeichen 114 in 5) definiert werden. Die entsprechende räumliche Einstellbarkeit der Position des Fräswerkzeugs 117 ist durch Doppelpfeile 164 angezeigt. Die Bildung des Hohlraums 130 kann daher dadurch erreicht werden, dass Material im Wesentlichen seitlich innerhalb der Vertiefung 140 abgetragen wird, indem der Stapel 102 von einer Unterseite desselben im Wesentlichen um die Vertiefung 140 herum ausgeschnitten wird. Danach kann ein nicht anhaftendes Stück 132 des Materials, das von einer entsprechenden Schnittlinie umgeben ist, einfach aus dem Stapel 102 entnommen werden, wodurch der Hohlraum 130 entsteht. Das Stück 132 haftet nicht umfänglich, da es von den dem Rest der in 3 gezeigten Schichtstrukturen durch Fräsen umfänglich getrennt wird. Außerdem haftet das Stück 132 nicht an seiner Oberseite, die der oberen Hauptoberfläche des Vorsprungs 125 entspricht, da es nicht aus Material der (inzwischen ausgehärteten) Schichtstruktur 118 besteht. Da die obere Hauptoberfläche des Trennbereichs, der das Stück 132 begrenzt, durch die Grenzfläche zwischen der oberen elektrisch leitfähigen Schichtstruktur 104 der früheren ersten Mehrschichtstruktur 120 und der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' der früheren zweiten Mehrschichtstruktur 122 gebildet wird, hat die Laminierung dort keine Haftung verursacht.
  • So wie das in der 4 weiter gezeigt ist, kann ein Endbearbeitungsverfahren ausgeführt werden, indem eine erste Lötmaske 171 auf einem Abschnitt der freiliegenden elektrisch leitfähigen Oberflächen der erhaltenen Schichtstruktur in den starren Abschnitten 108 abgeschieden wird, während eine zweite Lötmaske 173 auf einem oberen Abschnitt der freiliegenden elektrisch leitfähigen Oberflächen der erhaltenen Schichtstruktur im Biegeabschnitt oder im semi-flexiblen Abschnitt 110 gebildet werden kann.
  • Nachdem das Stück 132 herausgenommen worden ist und nach der Bildung der Lötmasken 171, 173 erhält man den in 5 gezeigten semi-flexiblen Bauteilträger 100.
  • Mit Verweis auf 5 kann der Leiterplatten-Herstellungsprozess abgeschlossen werden, indem die umfängliche Stufe 114 definiert wird, indem das Fräswerkzeug 117 zum Entfernen von Material des Stapels 102 zum Bilden des Hohlraums 130 entsprechend positioniert und das entsprechend geformte Stück 132 entnommen wird. Die Stufe 114 wird in einem Übergangsabschnitt zwischen dem starren Abschnitt 108 und dem semi-flexiblen Abschnitt 110 in einer Ecke des Hohlraums 130 gebildet. Ein leichter Fluss von fließarmem Prepreg oder fließfreiem Prepreg kann auftreten. Als Ergebnis erhält man den in 5 gezeigten semi-flexiblen Bauteilträger 100.
  • Der semi-flexible Bauteilträger 100 ist hier als Leiterplatte (PCB) ausgeführt und besteht aus einem laminierten Stapel 102, der aus elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 und elektrisch isolierenden Schichtstrukturen 106, 106' besteht. Die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 können z.B. aus strukturierten Kupferfolien und vertikalen Durchkontaktierungen, z.B. kupfergefüllten Laser-Durchkontaktierungen, bestehen. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106 kann aus einem Harz (z.B. Epoxidharz) und darin enthaltenen Verstärkungspartikeln (z.B. Glasfasern oder Glaskugeln) bestehen. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106 kann zum Beispiel aus Prepreg oder FR4 bestehen. Die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' kann eine Epoxidharzschicht ohne Glasfasern sein, die einen niedrigeren Young'schen Modul und eine höhere Dehnungsfähigkeit aufweist als das Material der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106. Die Schichtstrukturen 104, 106, 106' können durch Laminieren, d.h. durch Anwendung von Druck und/oder Wärme, verbunden werden.
  • Wie gezeigt, erstreckt sich die genannte elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit über den gesamten semi-flexiblen Abschnitt 110 und den gesamten mindestens einen starren Abschnitt 108. Die genannte elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' ist die äußerste elektrisch isolierende Schichtstruktur des laminierten Stapels 102. Die äußerste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' ist beim Biegen besonders anfällig für Rissbildung. Wenn man also die äußerste Schichtstruktur 106' aus einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit konfiguriert, kann die Dehnungsspannung am effizientesten unterdrückt werden. Der semi-flexible Abschnitt 110 kann eine horizontale Länge I von mindestens 1 mm, zum Beispiel 2 mm, haben.
  • Insbesondere in Biegebereichen, die den Grenzbereichen 195 zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt 110 und den starren Abschnitten 108 entsprechen, ist das Risiko der Rissbildung beim Biegen des semi-flexiblen Abschnitts 110 besonders ausgeprägt. Jedoch kann angesichts des niedrigen Young'schen Moduls und der hohen Dehnungsfähigkeit der weichen und elastischen, eher dehnbaren als spröden, elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' die mechanische Beständigkeit insbesondere in den Grenzflächenbereichen 195 deutlich verbessert werden.
  • Der semi-flexible Bauteilträger 100 gemäß 5 besteht aus den äußeren starren Abschnitten 108, dem zentralen semi-flexiblen Abschnitt 110 und dem Hohlraum 130, der den semi-flexiblen Abschnitt 110 von den starren Abschnitten 108 abgrenzt. Mit anderen Worten, der semi-flexible Abschnitt 110 ist zwischen den verschiedenen starren Abschnitten 108 angeordnet oder wird von diesen umschlossen. Die Stufe 114 in einem Übergangsabschnitt zwischen den starren Abschnitten 108 und dem semi-flexiblen Abschnitt 110 in Ecken des Hohlraums 130 verbessert die mechanische Integrität. Während die starren Abschnitte 108 und der semi-flexible Abschnitt 110 im Wesentlichen aus den gleichen Materialien bestehen, wird der starre Abschnitt 108 dadurch starr gemacht, dass er eine größere vertikale Dicke erhält als der semi-flexible Abschnitt 110. Letzterer wird aufgrund seiner geringen Dicke und der Materialauswahl der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' flexibel gemacht. Wie aus der 5 ebenfalls zu entnehmen ist, haben der starre Abschnitt 108 und der semi-flexible Abschnitt 110 eine gemeinsame durchgehende elektrisch isolierende Schichtstruktur 106', die der ursprünglichen elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' der zweiten Mehrschichtstruktur 122 entspricht.
  • So wie das in 5 gezeigt ist, hat der Hohlraum 130 einen rechteckigen Querschnitt mit Ecken, in denen die Stufe 114 als ein konvexer Vorsprung 124 ausgebildet ist. Genauer gesagt, ist die Stufe 114 durch die inzwischen ausgehärtete fließarme Prepreg-Schichtstruktur 118 in dem Übergangsbereich gebildet. Das Vorhandensein der Stufen 114 hat stark positive Einfluss auf die mechanische Integrität des semi-flexiblen Bauteilträgers 100, sogar in der Anwesenheit von Biegekräften oder anderen Zugkräften, die auf den semi-flexiblen Bauteilträger 100 während des Betriebs oder der Handhabung ausgeübt werden. Wie den Bezugszeichen 153, 155 entnommen werden kann, kann eine ausgeübte Kraft (siehe Bezugszeichen 153) durch die Stufe 114 manipuliert oder umgeleitet werden (siehe Bezugszeichen 155). Welche theoretische Erklärung auch immer gegeben werden mag, es hat sich herausgestellt, dass das Vorhandensein der Stufe 114 die mechanische Integrität des semi-flexiblen Bauteilträgers 100 verbessert.
  • Im Eckbereich oder Übergangsbereich des semi-flexiblen Bauteilträgers 100 kann die ausgeübte Kraft maximal sein. Jedoch kann die Bruchkraft im Eckbereich in der Abwesenheit der Stufe 114 geringer sein. Durch das Vorhandensein der Stufe 114 kann die Kraftgrenze eines Versagens (oder Funkionsfehlers) erhöht werden.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines semi-flexiblen Bauteilträgers 100 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Gemäß 6 ist die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit die äußerste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106 des Stapels 102. Optional können auch ein oder zwei weitere elektrisch isolierende Schichtstrukturen 106", 106''' in dem semi-flexiblen Abschnitt 110, die sich im Inneren des Stapels 102 befinden, mit einem niedrigen Young'schen Modul von weniger als 5 GPa oder sogar weniger als 1 GPa und einer hohen Dehnungsfähigkeit von mehr als 3% oder sogar mehr als 4% vorgesehen werden. Dadurch verbessert sich die Biegbarkeitseigenschaft des Bauteilträgers 100 weiter.
  • 7 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines semi-flexiblen Bauteilträgers 100 gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die besagte elektrisch isolierende Schichtstruktur 106', die Teil des semi-flexiblen Abschnitts 110 ist, kann um einen frei definierbaren Biegewinkel β in einem Bereich zwischen 0° in 180° gebogen werden, in der vorliegenden Ausführungsform etwa 90°. Da der äußerste Abschnitt 111 des semi-flexiblen Abschnitts 110 beim Biegen am anfälligsten für Beschädigungen ist, ist es von größtem Vorteil, die elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit an der Seite des besagten äußersten Teils 111 anzuordnen.
  • 8 zeigt einen Entwurf eines semi-flexiblen Bauteilträgers 100 gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Zahlen in 8 veranschaulichen die jeweilige Dicke der jeweiligen Schichtstruktur in Mikrometern. Wie gezeigt, erstrecken sich alle Schichtstrukturen 104, 106, 106' des semi-flexiblen Abschnitts 110 auch entlang des mindestens einen starren Abschnitts 108. Genauer gesagt sind alle Schichtstrukturen 104, 106 aus dem gleichen Material hergestellt und haben die gleiche Dicke in dem semi-flexiblen Abschnitt 110 und in dem mindestens einen starren Abschnitt 108.
  • Wie gezeigt, besteht der starre Abschnitt 108 aus einer abwechselnden Folge von sechs elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 und fünf elektrisch isolierenden Schichtstrukturen 106. Oben und unten auf dem laminierten Stapel 102 ist jeweils ein Lötstopplack 171, 173 gebildet. Während im starren Abschnitt 108 eine Standard-Lötmaske verwendet werden kann (vgl. Bezugszeichen 171), kann in dem semi-flexiblen Abschnitt 110 eine flexible Lötmaskentinte implementiert werden (vgl. Bezugszeichen 173). Die oberste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' ist als ein Material auf Epoxidbasis ohne Glasfasergewebe konfiguriert und weist den besagten niedrigen Young'schen Modul und die besagte hohe Dehnungsfähigkeit auf. Die besagte elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' kann auf der Basis einer Folie aus RCC (resin coated copper, harzbeschichtetes Kupfer) mit ultraniedrigem Modul gebildet werden. Es ist z.B. auch möglich, die unterste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106' in dem starren Abschnitt 108 als Schicht auf RCC-Basis mit ultraniedrigem Modul zu konfigurieren. Alle anderen elektrisch isolierenden Schichtstrukturen 106 können aus Prepreg hergestellt werden, das Glasfasern oder Glaskugeln als Verstärkungspartikel enthält. Die dickste und zentralste elektrisch isolierende Schichtstruktur 106 kann ein Kern sein. Die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 sind strukturierte oder kontinuierliche Kupferschichten (z.B. aus einer Kombination von Basiskupfer und plattiertem Kupfer ausgebildet). Darüber hinaus sind vertikale Durchkontaktierungen (insbesondere kupfergefüllte Laser-Durchkontaktierungen) vorgesehen, die Teil der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 sind, sich aber ausschließlich im starren Abschnitt 108 befinden.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines semi-flexiblen Bauteilträgers 100 gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • In der Ausführungsform der 9 ist der semi-flexible Abschnitt 110 als zentraler Abschnitt des Stapels 102 ausgebildet. Der Abschnitt des Stapels 102 in voller Dicke bildet den starren Abschnitt 108. Material des Stapels 102 wird von beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen in dem semi-flexiblen Abschnitt 110 entfernt, so dass zwei Hohlräume 130 an entgegengesetzten Hauptoberflächen des Bauteilträgers 100 ausgebildet werden, wodurch der semi-flexible Abschnitt 110 abgegrenzt wird.
  • Sehr vorteilhaft ist es möglich, ein oder mehrere Bauteile 132 (z.B. Halbleiter-Chips) in dem semi-flexiblen Bauteilträger 100 einzubetten. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Bauteil 132 in einem zentralen Kern 191 des starren Abschnitts 108 eingebettet. Ein weiteres Bauteil 132 ist in dem zentralen Kern 191 in dem semi-flexiblen Abschnitt 110 eingebettet.
  • Der Bauteilträger 100 gemäß 9 aufweist auch eine käfigförmige oder schalenförmige, lokal elastische mechanische Pufferstruktur 144 auf, die die eingebetteten Bauteile 132 selektiv umgibt. Die mechanische Pufferstruktur 144 kann eine Epoxidharzschicht ohne Glasfasern sein, die einen niedrigeren Young'schen Modul (z.B. unter 1 GPa) und eine höhere Dehnungsfähigkeit (z.B. über 5%) aufweist als das Material der übrigen elektrisch isolierenden Schichtstrukturen 106, zum Beispiel mit Ausnahme von nur der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106'. Wie gezeigt, umgeben die besagten mechanischen Pufferstrukturen 144 mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit im Wesentlichen die gesamten eingebetteten Bauteile 132 (z.B. Halbleiter-Chips), mit Ausnahme von Kontaktdurchkontaktierungen (nicht gezeigt), die das Bauteil 132 mit den elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen 104 und/oder einer Umgebung des Bauteilträgers 100 elektrisch kontaktieren. Genauer gesagt bedeckt die mechanische Pufferstruktur 144 sowohl horizontale Oberflächenabschnitte als auch vertikale Seitenwände des Bauteils 132. Die mechanische Pufferstruktur 144 ist wie eine Schale geformt, die im Wesentlichen das gesamte Bauteil 132 umgibt, mit der einzigen Ausnahme von einer oder mehreren Durchkontaktierungen (nicht gezeigt), die einen oder mehrere Pads (nicht gezeigt) auf einer horizontalen Hauptoberfläche des Bauteils 132 kontaktieren. Die genannte mechanische Pufferstruktur 144 kapselt das Bauteil 132 ein, das beim Biegen des semi-flexiblen Bauteilträgers 100 besonders anfällig für Rissbildung ist. Wenn also diese mechanische Pufferstruktur 144 aus einem Material mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit konfiguriert wird, können Dehnungsspannungen am effizientesten unterdrückt werden. Beschreibend gesprochen kann eine elastische und dehnbare Verkapselung des Bauteils 132, das in dem starren Abschnitt 108 eingebettet ist, das empfindliche Halbleiter-Bauteil 132 zuverlässig vor Beschädigung schützen, wenn der semi-flexible Bauteilträger 100 um den/die Biegepunkt(e) 148 gebogen wird. Abgesehen von der selektiven individuellen Veränderung der Materialzusammensetzung direkt um das Bauteil 132 herum durch Bereitstellen der mechanischen Pufferstruktur 144 kann der Rest des Stapels 102 aus herkömmlichen und gut verfügbaren Materialien hergestellt werden, mit Ausnahme der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106'.
  • So wie das aus der 9 ebenfalls entnommen werden kann, umfasst ein vertikaler Ausdehnungsbereich L des Bauteils 132 nicht ein vertikales Niveau der Biegepunkte 148 zwischen dem gezeigten starren Abschnitt 108 und dem gezeigten semi-flexiblen Abschnitt 110. Des Weiteren hindert eine die Spannungsausbreitung hindernde Barriere 150 in der Form von einer Mehrzahl von vertikal gestapelten Durchkontaktierungen, die mit elektrisch leitfähigem Material, wie etwa Kupfer, gefüllt sind, in einem Grenzflächenbereich zwischen dem dargestellten starren Abschnitt 108 und dem dargestellten semi-flexiblen Abschnitt 110 die Spannungsausbreitung zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt 110 und dem starren Abschnitt 108 und bis zu den Bauteilen 132 beim Biegen. Die genannten Maßnahmen, d.h. eine vertikale Verschiebung des Bauteils 132 in Bezug auf die Biegepunkte 148 und die Bereitstellung einer die Spannungsausbreitung hemmenden Struktur 150, tragen zusätzlich bei zum zuverlässigen Schutz der eingebetteten Bauteile 132 vor Beschädigungen beim Biegen.
  • So wie das in der 9 ebenfalls gezeigt ist, weist ein Übergangsbereich zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt 110 und dem starren Abschnitt 108 schräge Seitenwände 154 auf, sowohl an der Oberseite als auch an einer Unterseite. Dies trägt weiter bei zum Schutz des Bauteilträgers 100 vor Beschädigungen beim Biegen.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht eines semi-flexiblen Bauteilträgers 100 gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Der in 10 gezeigte semi-flexible Bauteilträger 100 entspricht der oben mit Verweis auf 6 beschriebenen Architektur, weist jedoch zusätzlich sowohl im starren Abschnitt 108 als auch im semi-flexiblen Abschnitt 110 eingebettete Bauteile 132 auf, die sich bis zu einer oberen Hauptoberfläche des Bauteilträgers 100 erstrecken.
  • Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Einbettung eines entsprechenden Bauteils 132 in einen semi-flexiblen Bereich 110, der eine oder zwei elektrisch isolierende Schichtstrukturen 106' mit niedrigem Young'schen Modul und hoher Dehnungsfähigkeit aufweist, keinen signifikanten negativen Einfluss auf die Biegbarkeit und auf das Risiko der Rissbildung in dem semi-flexiblen Abschnitt 110 hat.
  • 11 zeigt schematisch ein Polymer mit verschiedenen Funktionsabschnitten 112, 115, 116, die zur Bildung der elektrisch isolierenden Schichtstruktur 106' gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.
  • Das dargestellte Polymer weist ein zentrales flexibles Segment 112 zwischen einem reaktiven Segment 115 auf der einen Seite und einem harten Segment 116 auf der entgegengesetzten anderen Seite auf. Das harte Segment 116 kann so konfiguriert werden, dass es eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Das flexible Segment 112 fördert einen geringen Verzug (oder Verwölbung) und dient zur Relaxation (oder Entspannung) bei inneren Spannungen. Das reaktive Segment 115 kann so konfiguriert werden, dass es mit Epoxidharz reagiert und dadurch größere Bauteile bildet.
  • Es ist zu beachten, dass der Begriff „aufweisend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und das „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch könne Elemente, die in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden.
  • Es sollte auch beachtet werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als Einschränkung des Schutzbereichs der Ansprüche ausgelegt werden sollen.
  • Die Implementierung der Erfindung ist nicht auf die in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Mehrzahl von Varianten möglich, die die gezeigten Lösungen und das erfindungsgemäße Prinzip auch bei grundlegend unterschiedlichen Ausführungsformen nutzen.

Claims (27)

  1. Ein semi-flexibler Bauteilträger (100), aufweisend: einen Stapel (102), insbesondere einen laminierten Stapel (102), mit mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106) und/oder mindestens einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur (104), wobei der Stapel (102) mindestens einen starren Abschnitt (108) und mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) definiert; wobei mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, ein Material mit einer Dehnungsfähigkeit von größer als 3% und einem Young'schen Modul von weniger als 5 GPa aufweist.
  2. Der Bauteilträger (100) gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, ein Harz, insbesondere ein Epoxidharz, aufweist oder aus einem Harz besteht.
  3. Der Bauteilträger (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, Epoxyd-Derivate, insbesondere eine AjinomotoⓇ-Aufbauschicht, aufweist.
  4. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, frei von Glasfasergewebe, insbesondere frei von in einer Harzmatrix eingebetteten Verstärkungspartikeln, ist.
  5. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, sich über den mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) und über den mindestens einen starren Abschnitt (108) erstreckt.
  6. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet und eine Dehnungsfähigkeit von größer als 3% und einen Young'schen Modul von weniger als 5 GPa aufweist, eine äußerste elektrisch isolierende Schichtstruktur (106) des Stapels (102) aufweist.
  7. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine (106", 106''') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet und eine Dehnungsfähigkeit von größer als 3% und einen Young'schen Modul von weniger als 5 GPa aufweist, eine innere eine, insbesondere eine zentrale eine, von den elektrisch isolierenden Schichtstrukturen (106) des Stapels (102) aufweist.
  8. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich alle Schichtstrukturen (104, 106) des semi-flexiblen Abschnitts (110) auch entlang des mindestens einen starren Abschnitts (108) erstrecken, wobei insbesondere alle diese Schichtstrukturen (104, 106) aus dem gleichen Material hergestellt sind und/oder in dem semi-flexiblen Abschnitt (110) und in dem mindestens einen starren Abschnitt (108) die gleiche Dicke aufweisen.
  9. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend mindestens eine Stufe (114) an einer Grenzfläche zwischen dem semi-flexiblen Abschnitt (110) und dem mindestens einen starren Abschnitt (108).
  10. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Bauteilträger (100) den semi-flexiblen Abschnitt (110) zwischen zwei entgegengesetzten starren Abschnitten (108) aufweist.
  11. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der mindestens eine semi-flexible Abschnitt (110) eine geringere Anzahl von Schichtstrukturen (106, 104) und/oder eine geringere Dicke als der mindestens eine starre Abschnitt (108) aufweist.
  12. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, ein Polymer mit einem flexiblen Segment (112) zwischen einem reaktiven Segment (115) und einem harten Segment (116) aufweist.
  13. Der Bauteilträger (100) gemäß Anspruch 12, der mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: wobei das harte Segment (116) eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist; wobei das flexible Segment (112) eine geringe Verwölbung und Relaxation bei innerer Spannung zeigt; wobei das reaktive Segment (115) zum Reagieren mit Epoxidharz konfiguriert ist.
  14. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, einen Young'schen Modul von weniger als 2 GPa, insbesondere weniger als 1 GPa, aufweist.
  15. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, eine Dehnungsfähigkeit von größer als 4%, mehr insbesondere größer als 5%, insbesondere größer als 10% und insbesondere kleiner als 20% aufweist.
  16. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die mindestens eine (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 150 ppm/K bei einer Temperatur von 300 K, und insbesondere einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mindestens 30 ppm/K bei einer Temperatur von 300 K, aufweist.
  17. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der flexible Abschnitt (110) eine horizontale Länge (I) von mindestens 1 mm aufweist.
  18. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der semi-flexible Abschnitt (110) um einen Biegewinkel (β) in einem Bereich zwischen 0° und 180° gebogen ist.
  19. Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, aufweisend ein Bauteil (132), das in dem Stapel (102), insbesondere in einem zentralen Kern (191) des Stapels (102), eingebettet ist.
  20. Der Bauteilträger (100) gemäß Anspruch 19, aufweisend eine mechanische Pufferstruktur (144), die mindestens einen Teil des Bauteils (132) umgibt und einen niedrigeren Wert des Young'schen Moduls aufweist als anderes elektrisch isolierendes Material des Stapels (102).
  21. Der Bauteilträger (100) gemäß Anspruch 20, wobei die mechanische Pufferstruktur (144) ein Material, das eine Dehnungsfähigkeit von größer als 3%, insbesondere größer als 5%, und einen Young'schen Modul von weniger als 5 GPa, insbesondere weniger als 1 GPa, aufweist.
  22. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei ein vertikaler Erstreckungsbereich (L) des Bauteils (132) nicht ein vertikales Niveau von mindestens einem Biegepunkt (148) zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt (108) und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) umfasst.
  23. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, aufweisend eine Spannungsausbreitungs-Verhinderungsbarriere (150), insbesondere eine Mehrzahl von gestapelten Durchkontaktierungen, die zumindest teilweise mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt sind, in einem Grenzflächenbereich zwischen dem zumindest einen starren Abschnitt (108) und dem zumindest einen semi-flexiblen Abschnitt (110), und konfiguriert zum Verhindern der Spannungsausbreitung zwischen dem zumindest einen starren Abschnitt (108) und dem zumindest einen semi-flexiblen Abschnitt (110) während des Biegens.
  24. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei ein Übergangsbereich zwischen dem mindestens einen starren Abschnitt (108) und dem mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) mindestens eine schräge Seitenwand (154) aufweist.
  25. Der Bauteilträger (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, der mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: aufweisend mindestens ein Bauteil (132), das auf dem Stapel (102) oberflächenmontiert und/oder in den Stapel (102) eingebettet ist, wobei das mindestens eine Bauteil (132) insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe, die besteht aus: einem elektronischen Bauteil, einer elektrisch nicht leitfähigen und/oder elektrisch leitfähigen Einlage, einer Wärmeübertragungseinheit, einem Licht-leitenden Element, einer Energiegewinnungseinheit, einem aktiven elektronischen Bauteil, einem passiven elektronischen Bauteil, einem elektronischen Chip, einer Speichervorrichtung, einem Filter, einem integrierten Schaltkreis, einem Signalverarbeitungsbauteil, einem Stromüberwachungsbauteil, einem optoelektronischen Schnittstellenelement, einem Spannungswandler, einem kryptographischen Bauteil, einem Sender und/oder Empfänger, einem elektromechanischen Wandler, einem Aktuator, einem mikroelektromechanischen System, einem Mikroprozessor, einem Kondensator, einem Widerstand, einer Induktivität, einem Akkumulator, einem Schalter, einer Kamera, einer Antenne, einem magnetischen Element, einem weiteren Bauteilträger (100) und einem Logik-Chip; wobei die mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien wahlweise mit supraleitendem Material, wie etwa Graphen, beschichtet ist; wobei mindestens eine von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106) mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, beispielsweise Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Aufbau-Schicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid; wobei der Bauteilträger (100) als eine Platte geformt ist; wobei der Bauteilträger (100) als einer konfiguriert ist aus der Gruppe, die besteht aus: einer gedruckten Leiterplatte und einem Substrat; wobei der Bauteilträger (100) als ein laminatartiger Bauteilträger (100) konfiguriert ist.
  26. Ein Verfahren zum Herstellen eines semi-flexiblen Bauteilträgers (100), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen, insbesondere Laminieren, eines Stapels (102), der mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur (106) und/oder mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur (104) aufweist, wobei der Stapel (102) mindestens einen starren Abschnitt (108) und mindestens einen semi-flexiblen Abschnitt (110) definiert; Konfigurieren von mindestens einer (106') von der mindestens einen elektrisch isolierenden Schichtstruktur (106), die mindestens einen Teil des semi-flexiblen Abschnitts (110) bildet, als ein Material, das eine Dehnungsfähigkeit von größer als 3% und einen Young'schen Modul von weniger als 5 GPa aufweist.
  27. Das Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei die mindestens eine (106') elektrisch isolierende Schichtstruktur (106) als Teil einer harzbeschichteten Kupferfolie auf den Stapel (102) laminiert wird, insbesondere sowohl in dem semi-flexiblen Abschnitt (110) als auch in dem mindestens einen starren Abschnitt (108).
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