DE102020120758A1

DE102020120758A1 - Bauteilträger, Verfahren zum Herstellen desselben und Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger

Info

Publication number: DE102020120758A1
Application number: DE102020120758.1A
Authority: DE
Inventors: Günther Mayr
Original assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Current assignee: AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US20210045227A1; CN212727898U

Abstract

Ein Bauteilträger, ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger werden offenbart. Der Bauteilträger weist Folgendes auf: einen laminierten Stapel, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, eine elektrisch isolierende Kappenstruktur, die selektiv ein strukturelles Merkmal an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels überdeckt, und eine Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bauteilträger, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger.
Technologischer Hintergrund
Ein herkömmlicher Bauteilträger weist einen laminierten Stapel auf, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist. Auf dem Stapel sind leitfähige Leiterbahnen angeordnet. Insbesondere bei HF-Modulen und anderen Hochfrequenzproduktanwendungen, wie etwa 5G Anwendungen sowie bei Festkörperlaufwerken (SSD, solid state drives), bei denen beispielsweise kritische Signale über die Leiterbahnen auf der äußersten Schicht über einen Biegebereich geführt werden, ist die Signalintegrität ein Thema. In der Regel werden Abschirmungen, die aus vorgefertigten Metallfolien hergestellt sind, in einem gesonderten Fertigungsschritt von einer Montage- oder Bestückungsmaschine oberflächenmontiert, um die Leiterbahnen abzudecken und abzuschirmen. Solche Abschirmungen können jedoch nur an bestimmten Bereichen des Bauteilträgers angebracht werden. Zudem wird durch solche Abschirmungen die Größe des Bauteilträgers erhöht.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Bauteilträger mit verbesserter Signalintegrität und kleinerer Größe bereitzustellen, ein vereinfachtes Verfahrens zum Herstellen des Bauteilträgers bereitzustellen und ein Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Bauteilträger bereitgestellt, wobei der Bauteilträger Folgendes aufweist: einen laminierten Stapel, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, eine elektrisch isolierende Kappenstruktur (oder Abdeckungsstruktur), die selektiv ein strukturelles Merkmal (oder Strukturmerkmal) an einer äußeren Oberfläche (oder Außenfläche) des laminierten Stapels überdeckt, und eine Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteilträgers bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bereitstellen eines laminierten Stapels, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, Ausbilden einer elektrisch isolierenden Kappenstruktur (oder Abdeckungsstruktur), die selektiv ein strukturelles Merkmal (oder Strukturmerkmal) an einer äußeren Oberfläche (oder Außenfläche) des laminierten Stapels überdeckt, und Ausbilden einer Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gesonderter Schritt des Zusammenbaus oder der Montage einer Abschirmung oder eines Schirms, die herkömmlich aus einem Metallblech hergestellt wird, entfallen, so dass das Herstellungsverfahren vereinfacht wird und Kosten reduziert werden. Die erfindungsgemäße Abschirmstruktur oder Schirm kann an jeder beliebigen Stelle des Bauteilträgers und nicht nur an bestimmten Bereichen eines herkömmlichen Bauteilträgers angeordnet werden. Des Weiteren kann der Bauteilträger in beliebiger Größe und in einer kompakten Größe bereitgestellt werden, insbesondere wenn die Abschirmstruktur oder der Schirm durch Plattieren (oder mit einem galvanischen Überzug Versehen), Sputtern und/oder dreidimensionales Drucken hergestellt wird. Für die Abschirmstruktur kann jedes sputterbare Material verwendet werden.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt des Verwendens eines Bauteilträgers, wobei der Bauteilträger Folgendes aufweist: einen laminierten Stapel, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, eine elektrisch isolierende Kappenstruktur (oder Abdeckstruktur), die das strukturelle Merkmal (oder Strukturmerkmal) an einer äußeren Oberfläche (oder Außenfläche) des laminierten Stapels selektiv überdeckt; und eine Abschirmstruktur auf der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
In allen Ausführungsformen können selbst kritische Signale, die auf inneren oder äußeren Schichten geführt werden, an der Oberseite und/oder der Unterseite des strukturellen Merkmals abgeschirmt werden. Die Abschirmungsstruktur kann dazu eingerichtet werden, eine Signalintegrität von jedem Signal zu schützen, das innerhalb des strukturellen Merkmals transportiert wird, wozu insbesondere elektrische und optische Signale gehören. Beispielsweise kann der Bauteilträger gemäß der vorliegenden Erfindung Leiterbahnen zwischen Antennenfeldern (antenna arrays) von externen Quellen abschirmen und eine erhöhte Leistung aufgrund verringerter Einflüsse von Rauschen oder Störungen gewährleisten, insbesondere für 5G oder andere HF-Anwendungen mit Antennenfeldern auf einer äußeren Schicht. Die Abschirmstruktur kann außerdem Vorteile für einen mechanischen Schutz des strukturellen Merkmals aufweisen.
Übersicht von Ausführungsformen
Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
In einer Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Kappenstruktur eine Lötabdeckung (oder ein Lötstopplack), so dass die Abschirmstruktur auf der Lötabdeckung angeordnet ist.
In einer Ausführungsform sind das strukturelle Merkmal, die Kappenstruktur und die Abschirmstruktur auf den beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels ausgebildet, so dass das strukturelle Merkmal an der Ober- und der Unterseite abgeschirmt sein kann.
In einer Ausführungsform ist die Kappenstruktur in einer Querschnittsansicht im Wesentlichen U-förmig. In einer Ausführungsform ist die Abschirmstruktur in einer Querschnittsansicht im Wesentlichen U-förmig. Infolgedessen kann das strukturelle Merkmal sogar an den lateralen (oder seitlichen) Seiten abgeschirmt sein.
In einer Ausführungsform ist das strukturelle Merkmal mindestens eines der Folgenden: eine elektrisch leitfähige Leiterbahn, ein elektrisch leitfähiges Pad der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen, ein optischer Wellenleiter, wie etwa eine Glasfaserstruktur, und eine mit einer Antennenstruktur verbundene Verbindungsstruktur. In einer Ausführungsform ist das strukturelle Merkmal ein Bauteil, insbesondere ein passives oder ein aktives Bauteil, wie etwa ein Halbleiter. Die Abschirmstruktur kann an jede Form des strukturellen Merkmals angepasst sein.
In einer Ausführungsform schirmt die Abschirmstruktur gegen mindestens eines der Folgenden ab: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht und Feuchtigkeit; und/oder die Abschirmstruktur ist dazu eingerichtet, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals transportiert wird, zu schützen.
In einer Ausführungsform wird oben auf der Abschirmstruktur zumindest eine Endoberfläche und/oder eine weitere Lötabdeckung ausgebildet.
In einer Ausführungsform weist der Bauteilträger mindestens eines der folgenden Merkmale auf: der Bauteilträger weist mindestens ein Bauteil auf, das auf dem Bauteilträger oberflächenmontiert und/oder in dem Bauteilträger eingebettet ist, wobei das mindestens eine Bauteil insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus den Folgenden besteht: ein elektronisches Bauteil, eine elektrisch nicht leitfähige und/oder elektrisch leitfähige Einlage, eine Wärmeübertragungseinheit, ein Licht leitendes Element, eine Energiegewinnungseinheit, ein aktives elektronische Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichereinrichtung, ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein Signalverarbeitungsbauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, ein Spannungswandler, ein kryptographisches Bauteil, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischen Wandler, ein Aktuator, ein mikroelektromechanisches System, ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Akkumulator, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein magnetisches Element, ein weiterer Bauteilträger und ein Logik-Chip; wobei mindestens eine von den elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen des Bauteilträgers mindestens eine aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet ist; wobei die Abschirmstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet ist; wobei die elektrisch isolierende Schichtstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid; wobei die elektrisch isolierende Kappenstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid, einem Harz und einer Formmasse (mold compound); wobei der Bauteilträger als Platte geformt ist; wobei der Bauteilträger konfiguriert ist als einer aus der Gruppe, die besteht aus: einer Leiterplatte (oder einer gedruckten Leiterplatte), einem Substrat und einer Einlage; wobei der Bauteilträger als ein laminatartiger Bauteilträger konfiguriert ist.
In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist die elektrisch isolierende Kappenstruktur eine Lötabdeckung (oder ein Lötstopplack).
In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden das strukturelle Merkmal, die Kappenstruktur und die Abschirmstruktur auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels ausgebildet. Der Bauteilträger kann symmetrisch hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird die Abschirmstruktur hergestellt durch mindestens eines der Folgenden: Plattieren, Sputtern oder dreidimensionales Drucken. Montage- oder Bestückungsmaschinen sind nicht erforderlich. Die Abschirmstruktur kann an jede Form des strukturellen Merkmals und/oder der Kappenstruktur angepasst werden. Die Abschirmstruktur kann an jeder beliebigen Stelle des Bauteilträgers angeordnet werden und ist weder im Grundriss (oder Layout) noch in der geometrischen Komplexität des Bauteilträgers eingeschränkt. Die Abschirmstruktur kann eine variable Dicke aufweisen, die an die gewünschte Abschirmeffizienz angepasst wird. Die Dicke und das Gewicht des Bauteilträgers können im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauteilträger mit einer Abschirmung aus einer vorgefertigten Folie verringert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger umfasst das Verfahren einen Schritt des Verwendens des oben beschriebenen Bauteilträgers, der das strukturelle Merkmal aufweist. In einer Ausführungsform des Abschirmverfahrens führt der Bauteilträger eine Hochfrequenzanwendung, insbesondere 5G, aus.
In einer Ausführungsform des Abschirmverfahrens wird das strukturelle Merkmal gegen mindestens eines der Folgenden abgeschirmt: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht und Feuchtigkeit; und/oder die Abschirmstruktur ist dazu eingerichtet, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals transportiert wird, zu schützen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anwendung kann der Begriff „äußere Oberfläche des laminierten Stapels“ (oder „Außenfläche des laminierten Stapels“) insbesondere eine äußerste Oberfläche des laminierten Stapels und/oder eine Hauptoberfläche des laminierten Stapels bezeichnen. Die Hauptoberfläche des laminierten Stapels kann durch eine äußerste laminierte Schicht des laminierten Stapels definiert werden. Eine Hauptoberfläche des laminierten Stapels kann die Oberfläche sein, auf der Kontaktflächen oder Anschlüsse angeordnet sind. Die Hauptoberfläche des Bauteilträgers kann auch die Oberfläche sein, die senkrecht zu einer Richtung ausgerichtet ist, in der Schichten des Bauteilträgers übereinander angeordnet sind. Der Anwendungsbereich ist jedoch nicht auf diese Definitionen beschränkt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anwendung kann der Begriff „Bauteilträger“ insbesondere jede Stützkonstruktion bezeichnen, die in der Lage ist, ein oder mehrere Bauteile (oder Bauelemente) darauf und/oder darin aufzunehmen, um eine mechanische Abstützung und/oder elektrische Verbindungsfähigkeit herzustellen. Mit anderen Worten, ein Bauteilträger kann als ein mechanischer und/oder elektronischer Träger für Bauteile konfiguriert sein. Insbesondere kann ein Bauteilträger eines der Folgenden sein: eine Leiterplatte (oder gedruckte Leiterplatte), eine organische Zwischenschicht (interposer) und ein Substrat für einen IC (integrierte Schaltung) bestehen. Ein Bauteilträger kann auch eine Hybridplatte sein, die verschiedene der hiervor erwähnten Arten von Bauteilträgern kombiniert.
In einer Ausführungsform weist der Bauteilträger einen Stapel mit mindestens einer elektrisch isolierenden Schichtstruktur und mindestens einer elektrisch leitfähigen Schichtstruktur auf. Der Bauteilträger kann beispielsweise ein Laminat der genannten elektrisch isolierenden Schichtstruktur(en) und elektrisch leitfähigen Schichtstruktur(en) sein, welches [Laminat] insbesondere durch Beaufschlagen von mechanischem Druck und/oder Wärmeenergie gebildet wird. Der genannte Stapel kann ein plattenförmiger Bauteilträger sein, der in der Lage ist, eine große Montagefläche für weitere Bauteile bereitzustellen, und der dennoch sehr dünn und kompakt ist. Der Begriff „Schichtstruktur“ kann insbesondere eine durchgehende Schicht, eine strukturierte (oder gemusterter) Schicht oder eine Mehrzahl von nicht aufeinanderfolgenden Inseln innerhalb einer gemeinsamen Ebene bezeichnen.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger als Platte geformt. Dies trägt zur kompakten Bauweise bei, wobei der Bauteilträger dennoch eine große Basis zum Montieren von Bauteilen darauf bereitstellt. Des Weiteren kann insbesondere ein nackter Chip als Beispiel für ein eingebettetes elektronisches Bauteil dank seiner geringen Dicke bequem in eine dünner Platte, wie etwa einer Leiterplatte, eingebettet werden.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger konfiguriert als einer aus der Gruppe, die besteht aus: einer Leiterplatte, einem Substrat (insbesondere einem IC-Substrat) und einer Zwischenschicht (interposer).
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Leiterplatte“ (PCB) insbesondere einen plattenförmigen Bauteilträger bezeichnen, der durch Laminieren von mehreren elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen mit mehreren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen ausgebildet wird, beispielsweise durch Beaufschlagung von Druck und/oder durch die Zufuhr von Wärmeenergie. Als bevorzugte Materialien für die Leiterplattentechnologie bestehen die elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen aus Kupfer, während die elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aus Harz und/oder Glasfasern, so genanntem Prepreg- oder FR4-Material, bestehen können. Die verschiedenen elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen können in gewünschter Weise miteinander verbunden werden, indem Durchbohrungen durch das Laminat, z.B. durch Laserbohren oder mechanisches Bohren, ausgebildet warden und indem diese mit elektrisch leitfähigem Material (insbesondere Kupfer) gefüllt werden, wodurch Durchkontaktierungen als Durchgangslochverbindungen entstehen. 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. Diese können durch Löten mit der jeweiligen Hauptoberfläche verbunden werden. Ein dielektrischer Teil einer Leiterplatte kann aus Harz mit verstärkenden Fasern (wie etwa Glasfasern) bestehen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anwendung 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 mit einer Leiterplatte (PCB) vergleichbar sit, jedoch mit einer wesentlich höheren Dichte von lateral (oder seitlich) und/oder vertikal angeordneten Verbindungen (oder Anschlüssen). Seitliche Verbindungen sind beispielsweise Leiterbahnen, während vertikale Verbindungen beispielsweise Bohrungen sein können. Diese lateralen und/oder vertikalen Verbindungen sind innerhalb des Substrats angeordnet und können dazu verwendet werden, elektrische, thermische und/oder mechanische Verbindungen von gehäusten Bauteilen oder ungehäusten Bauteilen (wie etwa nackte Chips), insbesondere von IC-Chips, mit einer Leiterplatte oder Zwischenleiterplatte herzustellen. Der Begriff „Substrat“ umfasst somit auch „IC-Substrate“. Ein dielektrischer Teil eines Substrats kann aus Harz mit verstärkenden Partikeln (wie etwa verstärkenden Kugeln, insbesondere Glaskugeln) bestehen.
Das Substrat oder die Zwischenschicht (interposer) kann mindestens eine Schicht aus Glas, Silizium (Si) oder einem fotoabbildbaren oder trockenätzbaren organischen Material, wie ein Aufbaumaterial (build-up material) auf Epoxybasis (z.B. Aufbauschicht auf Epoxybasis), oder Polymerverbindungen, wie Polyimid, Polybenzoxazol oder Benzocyclobuten, aufweisen oder daraus bestehen.
In einer Ausführungsform weist die mindestens eine elektrisch isolierende Schichtstruktur mindestens eines auf aus der Gruppe, die besteht aus: Harz (wie verstärkten oder unverstärkten Harze, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz), Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas (insbesondere Glasfasern, mehrschichtiges Glas, glasähnliche Materialien), Prepreg-Material (wie etwa FR-4 oder FR-5), Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer (LCP, liquid crystal polymer), Aufbauschicht (build-up film) auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen (Teflon0), eine Keramik und ein Metalloxid. Teflon ist ein eingetragenes Warenzeichen der Chemours Company FC aus Wilmington, Delaware, U.S.A. Verstärkende Materialien, wie etwa Gewebe, Fasern oder Kugeln, zum Beispiel aus Glas (mehrschichtiges Glas), können ebenfalls verwendet werden. Obwohl Prepreg, insbesondere FR4, in der Regel für starre Leiterplatten bevorzugt ist, können auch andere Materialien, insbesondere epoxidbasierte Aufbauschichten oder fotoabbildbare dielektrische Materialien für Substrate verwendet werden. Für Hochfrequenzanwendungen können Hochfrequenzmaterialien, wie etwa Polytetrafluorethylen, Flüssigkristallpolymere und/oder Cyanatesterharze, Niedrigtemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC, low temperature cofired ceramics) oder andere Materialien mit niedriger, sehr niedriger oder ultraniedriger DK (dielektrische Konstante) als elektrisch isolierende Schichtstruktur in den Bauteilträger eingebracht werden.
In einer Ausführungsform weist die mindestens eine elektrisch leitfähige Schichtstruktur mindestens eines auf aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram. Obwohl Kupfer in der Regel bevorzugt wird, sind auch andere Materialien oder beschichtete Versionen davon möglich, insbesondere beschichtet mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen.
Das mindestens eine Bauteil kann ausgewählt werden aus einer Gruppe, die aus den Folgenden besteht: eine elektrisch nicht leitfähige 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. Das Bauteil kann beispielsweise eines der Folgenden sein: ein aktives elektronisches Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichereinrichtung (z.B. ein DRAM oder ein anderer Datenspeicher), ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein signalverarbeitendes Bauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, eine Leuchtdiode, ein Fotokoppler, ein Spannungswandler (zum Beispiel 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 und eine Energiegewinnungseinheit. 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, ein multiferroisches Element oder ein ferromagnetisches Element, z.B. ein Ferritkern) oder kann ein paramagnetisches Element sein. Das Bauteil kann aber auch ein Substrat, eine Zwischenschicht (interposer) oder ein weiterer Bauteilträger sein, zum Beispiel in einer Platte-in-Platte Konfiguration (board-in-board). Das Bauteil kann auf dem Bauteilträger oberflächenmontiert sein und/oder kann in einem Innenraum des Bauteilträgers eingebettet sein. Darüber hinaus können auch andere Bauteile, insbesondere solche, die elektromagnetische Strahlung erzeugen und aussenden und/oder die empfindlich sind gegenüber elektromagnetischer Strahlung, die sich aus der Umgebung ausbreitet, als Bauteil verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist der Bauteilträger ein laminatartiger Bauteilträger. In einer solchen Ausführungsform ist der Bauteilträger ein Verbund aus mehreren Schichtstrukturen, die gestapelt sind und die durch Anwendung von einer Druckkraft und/oder Wärme miteinander verbunden sind.
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.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Bauteilträgers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
In 2 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteilträgers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsformen
Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch vorgestellt. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bauteilträgers 1 nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der Bauteilträger 1 ist als eine Platte geformt. Der Bauteilträger 1 kann als einer konfiguriert sein aus der Gruppe, die besteht aus: einer Leiterplatte, einem Substrat und einer Zwischenschicht (interposer). Der Bauteilträger 1 kann als laminatartiger Bauteilträger konfiguriert sein.
Der Bauteilträger 1 besteht aus einem laminierten Stapel 2 mit einer Mehrzahl elektrisch leitfähiger Schichtstrukturen und einer Mehrzahl elektrisch isolierender Schichtstrukturen.
Mindestens eine der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen des Bauteilträgers kann mindestens ein Material aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet sein kann.
Mindestens eine der elektrisch isolierenden Schichtstrukturen kann mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid.
Der Bauteilträger 1 weist eine elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 auf, die selektiv ein strukturelles Merkmal 4 an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels 2 überdeckt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 eine Lötabdeckung. In einer anderen Ausführungsform kann die elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid, einem Harz und einer Formmasse umfassen.
Der Bauteilträger 1 weist eine Abschirmstruktur 5 auf der Kappenstruktur 3 zum Abschirmen des strukturellen Merkmals 4 auf. Die Abschirmstruktur 5 ist oberhalb der Kappenstruktur 3 angeordnet. Die Abschirmstruktur 5 kann mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet sein kann. Die Abschirmstruktur 5 kann auch ausschließlich aus Graphen bestehen.
Die Abschirmstruktur 5 schirmt gegen mindestens eines der Folgenden ab: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht und Feuchtigkeit. Die Abschirmstruktur 5 ist dazu eingerichtet, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals 4 transportiert wird, zu schützen.
In einer Ausführungsform trägt die Abschirmstruktur 5 kein Signal, das für eine Signalverarbeitung verwendet wird, oder einen Strom, der für eine Stromversorgung verwendet wird. Die Abschirmstruktur 5 ist nicht notwendigerweise zur Signalverarbeitung oder Stromversorgung mit einem Anschluss oder Pad verbunden. In einer Ausführungsform hat die Abschirmstruktur 5 ausschließlich eine Abschirmfunktion.
In der vorliegenden Ausführungsform sind das strukturelle Merkmal 4, die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 nur auf einer der beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 ausgebildet. Jedoch können in einer alternativen Ausführungsform das strukturelle Merkmal 4, die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 ausgebildet werden. Die Abschirmstruktur 5 auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 kann ein und dasselbe strukturelle Merkmal 4 abschirmen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 in der Querschnittsansicht von 1 im Wesentlichen U-förmig.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das strukturelle Merkmal 4 im Querschnitt der 1 vollständig von dem Stapel 2 und der Kappenstruktur 3 umschlossen sein. Das strukturelle Merkmal 4 kann im Querschnitt der 1 auch vollständig von dem Stapel 2, der Kappenstruktur 3 und der Abschirmstruktur 5 umgeben sein. Die Abschirmstruktur 5 kann selektiv oder global (oder ganzflächig) auf die Kappenstruktur 3 und optional auf die äußere Oberfläche des laminierten Stacks 2 aufgebracht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das strukturelle Merkmal 4 eine elektrisch leitfähige Leiterbahn.
In einer anderen Ausführungsform kann das strukturelle Merkmal 4 ein elektrisch leitfähiges Pad der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen, ein optischer Wellenleiter, wie etwa eine Glasfaserstruktur, und/oder eine mit einer Antennenstruktur verbundene Verbindungsstruktur oder ein Bauteil sein.
Ein solches Bauteil kann auf dem Bauteilträger 1 oberflächenmontiert und/oder darin eingebettet sein, wobei das Bauteil insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus den Folgenden besteht: ein elektronisches Bauteil, eine elektrisch nicht leitfähige und/oder elektrisch leitfähige Einlage, eine Wärmeübertragungseinheit, ein Licht leitendes Element, eine Energiegewinnungseinheit, ein aktives elektronisches Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichereinrichtung, ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein Signalverarbeitungsbauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, ein Spannungswandler, ein kryptographisches Bauteil, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischer Wandler, ein Aktuator, ein mikroelektromechanisches System, ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Akkumulator, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein magnetisches Element, ein weiterer Bauteilträger 1 und ein Logik-Chip. Das Bauteil kann auf der äußen Oberfläche des laminierten Stapels 2 oberflächenmontiert sein, oder das Bauteil kann in einem Hohlraum in dem laminierten Stapel 2 eingebettet sein, wobei der Hohlraum einen Teil der äußeren Oberfläche des laminierten Stapels 2 bildet.
In einer modifizierten Ausführungsform kann oben auf der Abschirmstruktur 5 und/oder dem Stapel 2 mindestens eines von einer Endoberfläche und einer weiteren Lötabdeckung gebildet werden. So ist es beispielsweise möglich, nach der Verarbeitung von inneren Schichtstrukturen des Bauteilträgers 1, des Stapels 2 und/oder der Abschirmstruktur 5, eine oder beide entgegengesetzten Hauptoberflächen der verarbeiteten Schichtstrukturen symmetrisch oder asymmetrisch mit einer oder mehreren weiteren elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und/oder elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere durch Laminieren) zu überdecken. Mit anderen Worten, ein Aufbau kann so lange fortgesetzt werden, bis eine gewünschte Anzahl von Schichten erreicht ist.
Nachdem die Ausbildung des Stapels 2 aus elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen abgeschlossen ist, ist es möglich, mit einer Oberflächenbehandlung der erhaltenen Schichtstrukturen oder des Bauteilträgers 1 fortzufahren.
Insbesondere kann hinsichtlich einer Oberflächenbehandlung als weitere Lötabdeckung eine elektrisch isolierende Lötabdeckung auf einer oder beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des Schichtstapels 2 oder des Bauteilträgers 1 aufgebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, eine solche weitere Lötabdeckung auf einer gesamten Hauptoberfläche zu bilden und anschließend die Schicht der weiteren Lötabdeckung so zu strukturieren, dass ein oder mehrere elektrisch leitfähige Oberflächenabschnitte freigelegt werden, die zum elektrischen Verbinden des Bauteilträgers 1 mit einer elektronischen Peripherie verwendet werden sollen. Die Oberflächenabschnitte des Bauteilträgers 1, die mit der weiteren Lötabdeckung überdeckt bleiben, können wirksam gegen Oxidation oder Korrosion geschützt sein, insbesondere Oberflächenteile, die Kupfer enthalten.
Es ist hinsichtlich einer Oberflächenbehandlung auch möglich, eine Endoberfläche selektiv auf freiliegende elektrisch leitfähige Oberflächenabschnitte des Stapels 2 oder des Bauteilträgers 1 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 des Bauteilträgers 1 oder des Stapels 2 sein. Wenn solche freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen ungeschützt belassen werden, kann das freiliegende elektrisch leitfähige Material des Bauteilträgers (insbesondere Kupfer) oxidieren, wodurch der Bauteilträger weniger zuverlässig wird. Eine Endoberfläche kann dann beispielsweise als eine Schnittstelle zwischen einem oberflächenmontierten Bauteil und dem Bauteilträger 1 gebildet werden. Die Endoberfläche hat die Funktion, die freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere Kupferschaltkreise) zu schützen und einen Verbindungsprozess mit einem oder mehreren Bauteilen, z.B. durch Löten, zu ermöglichen. Beispiele für geeignete Materialien für eine Endoberfläche sind ein organischer, die Lötbarkeit erhaltender Stoff (OSP, organic solderability preservative), in stromlose Vernickelung getauchtes Gold (ENIG, electroless nickel immersion gold), Gold (insbesondere Hartgold), chemisches Zinn, Nickel-Gold, Nickel-Palladium, usw.
2 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteilträgers 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
In einem Schritt S1 wird ein laminierter Stapel 2 mit einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und einer Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen (nicht abgebildet) bereitgestellt. Im Einzelnen weist die Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen ein strukturelles Merkmal 4 auf, das an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels 2 ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das strukturelle Merkmal 4 eine elektrisch leitfähige Leiterbahn. In einer anderen Ausführungsform kann das strukturelle Merkmal 4 ein elektrisch leitfähiges Pad der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen, ein optischer Wellenleiter, wie etwa eine Glasfaserstruktur und/oder eine mit einer Antennenstruktur verbundene Verbindungsstruktur oder ein Bauteil sein.
Ein solches Bauteil kann auf dem Bauteilträger 1 oberflächenmontiert und/oder darin eingebettet werden, wobei das Bauteil insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus den Folgenden besteht: ein elektronisches Bauteil ist, eine elektrisch nicht leitfähige und/oder elektrisch leitfähige Einlage, eine Wärmeübertragungseinheit, ein Licht leitendes Element, eine Energiegewinnungseinheit, ein aktives elektronisches Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichereinrichtung, ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein Signalverarbeitungsbauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, ein Spannungswandler, ein kryptographisches Bauteil, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischer Wandler, ein Aktuator, ein mikroelektromechanisches System, ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Akkumulator, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein magnetisches Element, ein weiterer Bauteilträger 1 und ein Logik-Chip. Das Bauteil kann auf der äußeren Oberfläche des laminierten Stapels 2 oberflächenmontiert werden, oder das Bauteil kann in einen Hohlraum im laminierten Stapel 2 eingebettet werden, wobei der Hohlraum einen Teil der äußeren Oberfläche des laminierten Stapels 2 bildet.
Mindestens eine von den elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen des Stapels 2 kann mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet sein kann.
Mindestens eine der elektrisch isolierenden Schichtstrukturen des Stapels 2 kann mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid.
In einem Schritt S2 wird eine elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 ausgebildet, um das strukturelle Merkmal 4 selektiv abzudecken. In der vorliegenden Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 eine Lötabdeckung (oder ein Lötstopplack).
In einer anderen Ausführungsform kann die elektrisch isolierende Kappenstruktur 3 mindestens eines aufweisen aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärktem oder unverstärktem Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, einer Keramik und einem Metalloxid, einem Harz und einer Formmasse (mold compound) umfassen.
Ein Material der elektrisch isolierenden Kappenstruktur 3, zum Beispiel die Lötabdeckung, wird als eine Paste, eine Trockenschicht, eine Laminierschicht oder eine Flüssigkeit auf das strukturelle Merkmal 4 aufgebracht. Das Material der elektrisch isolierenden Kappenstruktur 3 kann photoabbildbar sein und global auf das strukturelle Merkmal 4 und optional auf den Stapel 2 aufgebracht werden. Danach wird das Material der elektrisch isolierenden Kappenstruktur 3 selektiv ausgehärtet und belichtet, z.B. mittels Wärme oder UV-Licht, und das verbleibende unbelichtete Material der elektrisch isolierenden Kappenstruktur 3 kann entfernt werden, z.B. durch Abziehen.
Alternativ kann das Material der elektrisch isolierenden Kappenstruktur 3 durch Siebdruck, Sprühen oder Vorhangstreichverfahren (oder Gießlackieren) aufgebracht warden, oder es kann selektiv durch Tintenstrahldrucken aufgebracht werden.
In einem Schritt S3 wird auf der Kappenstruktur 3 eine Abschirmstruktur 5 zum Abschirmen des strukturellen Merkmals 4 ausgebildet. Die Abschirmstruktur 5 kann zumindest durch eines von Plattieren (oder mit einem galvanischen Überzug Versehen), Sputtern oder dreidimensionales Drucken hergestellt werden. Im Falle des Plattierens kann auf die Kappenstruktur 3 eine dünne Keimschicht chemisch aufgebracht werden, was von einem galvanischen Plattierungsschritt auf die so gebildete Keimschicht gefolgt wird.
Die Abschirmstruktur 5 kann auch durch subtraktive oder additive Verfahren gebildet werden. Als additive Verfahren können semi-additive Verfahren (SAP, semi-additive process) oder modifizierte semi-additive Verfahren (mSAP, modified semi-additive process) verwendet werden.
Die Abschirmstruktur 5 kann selektiv oder global auf die Kappenstruktur 3 aufgebracht warden, und optional auf die äußere Oberfläche des laminierten Stapels 2.
In einer Ausführungsform führt die Abschirmstruktur 5 kein Signal, das für eine Signalverarbeitung verwendet wird, oder einen Strom, der für eine Stromversorgung verwendet wird. Die Abschirmstruktur 5 ist nicht notwendigerweise zur Signalverarbeitung oder Stromversorgung mit einem Anschluss oder Pad verbunden. In einer Ausführungsform hat die Abschirmstruktur 5 ausschließlich eine Abschirmfunktion.
In der vorliegenden Ausführungsform warden das strukturelle Merkmal 4, die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 nur auf einer der entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform können die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 gebildet werden. Die Abschirmstruktur 5 auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 kann ein und dasselbe strukturelle Merkmal 4 abschirmen. Der Bauteilträger 1 kann symmetrisch ausgebildet werden, d.h. die strukturellen Merkmale 4, die Kappenstrukturen 3 und die Abschirmstrukturen 5 sind auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels 2 angeordnet.
In einer Ausführungsform kann der Bauteilträger 1 eine Hochfrequenzanwendung, insbesondere 5G, ausführen. Das strukturelle Merkmal 4 kann zumindest gegen eines von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht oder Feuchtigkeit abgeschirmt werden. Im Allgemeinen ist die Abschirmstruktur 5 dazu eingerichtet, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals 4 transportiert wird, zu schützen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kappenstruktur 3 und die Abschirmstruktur 5 in der Querschnittsansicht der 2 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, so dass das strukturelle Merkmal 4 sogar an den lateralen Seiten abgeschirmt ist.
In einer Ausführungsform kann das strukturelle Merkmal 4 im Querschnitt der 2 vollständig von dem Stapel 2 und der Abschirmstruktur 5 umschlossen werden. Das strukturelle Merkmal 4 kann im Querschnitt der 2 auch vollständig von dem Stapel 2, der Kappenstruktur 3 und der Abschirmstruktur 5 umgeben sein.
In einer modifizierten Ausführungsform kann auf der Abschirmstruktur 5 und/oder dem Stack 2 mindestens eine von einer Endoberfläche und einer weiteren Lötabdeckung ausgebildet werden. Beispielsweise ist es möglich, nach dem Verarbeiten von inneren Schichtstrukturen des Bauteilträgers 1, des Stapels 2 und/oder der Abschirmstruktur 5 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 überdecken. Mit anderen Worten, ein Aufbau kann so lange fortgesetzt werden, bis eine gewünschte Anzahl von Schichten erreicht ist.
Nachdem die Ausbildung des Stapels 2 aus elektrisch isolierenden Schichtstrukturen und elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen abgeschlossen ist, ist es möglich, mit einer Oberflächenbehandlung der erhaltenen Schichtstrukturen oder des Bauteilträgers 1 fortzufahren.
Insbesondere kann hinsichtlich einer Oberflächenbehandlung als weitere Lötabdeckung eine elektrisch isolierende Lötabdeckung auf eine oder beide entgegengesetzten Hauptoberflächen des Schichtstapels 2 oder des Bauteilträgers 1 aufgebracht werden. Es ist beispielsweise möglich, eine solche weitere Lötabdeckung auf einer gesamten Hauptoberfläche zu bilden und anschließend die Schicht der weiteren Lötabdeckung so zu strukturieren, dass ein oder mehrere elektrisch leitfähige Oberflächenabschnitte freigelegt werden, die zum elektrischen Verbinden des Bauteilträgers 1 mit einer elektronischen Peripherie verwendet werden sollen. Die Oberflächenabschnitte des Bauteilträgers 1, die mit der weiteren Lötabdeckung überdeckt bleiben, können wirksam gegen Oxidation oder Korrosion geschützt sein, insbesondere Oberflächenteile, die Kupfer enthalten.
Es ist hinsichtlich der Oberflächenbehandlung auch möglich, auf freiliegende elektrisch leitfähige Oberflächenteile des Stapels 2 oder des Bauteilträgers 1 selektiv eine Endoberfläche aufzubringen. Eine solche Oberflächenveredelung 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 des Bauteilträgers 1 oder des Stapels 2 sein. Wenn solche freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen ungeschützt belassen werden, kann das freiliegende elektrisch leitfähige Material des Bauteilträgers (insbesondere Kupfer) oxidieren, wodurch der Bauteilträger weniger zuverlässig wird. Eine Endoberfläche kann dann z.B. als Schnittstelle zwischen einem oberflächenmontierten Bauteil und dem Bauteilträger 1 gebildet werden. Die Endoberfläche hat die Funktion, die freiliegenden elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen (insbesondere Kupferschaltkreise) zu schützen und einen Verbindungsprozess mit einem oder mehreren Bauteilen, z.B. durch Löten, zu ermöglichen. Beispiele für geeignete Materialien für eine Endoberfläche sind ein organischer, die Lötbarkeit erhaltender Stoff (OSP, organic solderability preservative), in stromlose Vernickelung getauchtes Gold (ENIG, electroless nickel immersion gold), Gold (insbesondere Hartgold), chemisches Zinn, Nickel-Gold, Nickel-Palladium, usw.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht ausschließt und der Artikel „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht ausschließt. Auch können Elemente, die im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden.
Die Implementierung der Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen, die in den Abbildungen gezeigt und oben beschrieben sind, beschränkt. Vielmehr ist eine Mehrzahl von Varianten möglich, die die gezeigten Lösungen und das erfindungsgemäße Prinzip auch bei grundlegend unterschiedlichen Ausführungsformen nutzen.

Claims

Ein Bauteilträger, aufweisend: einen laminierten Stapel, der einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, eine elektrisch isolierende Kappenstruktur, die selektiv ein strukturelles Merkmal an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels überdeckt, und eine Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
Der Bauteilträger gemäß Anspruch 1, wobei die elektrisch isolierende Kappenstruktur eine Lötabdeckung ist.
Der Bauteilträger gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das strukturelle Merkmal, die Kappenstruktur und die Abschirmstruktur auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels ausgebildet sind.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einer Querschnittsansicht die Kappenstruktur im Wesentlichen U-förmig ist.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Querschnittsansicht die Abschirmstruktur im Wesentlichen U-förmig ist.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das strukturelle Merkmal mindestens eines der Folgenden ist: eine elektrisch leitfähige Leiterbahn, ein elektrisch leitfähiges Pad der elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen, ein optischer Wellenleiter und eine mit einer Antennenstruktur verbundene Verbindungsstruktur.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das strukturelle Merkmal ein Bauteil ist.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abschirmstruktur gegen mindestens eines der Folgenden abschirmt: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht und Feuchtigkeit; und/oder die Abschirmstruktur dazu eingerichtet ist, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals transportiert wird, zu schützen.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf der Abschirmstruktur mindestens eine Endoberfläche und/oder eine weitere Lötabdeckung ausgebildet ist.
Der Bauteilträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: der Bauteilträger weist mindestens ein Bauteil auf, das auf dem Bauteilträger oberflächenmontiert und/oder in dem Bauteilträger eingebettet ist, wobei das mindestens eine Bauteil insbesondere ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus den Folgenden besteht: ein elektronisches Bauteil, eine elektrisch nicht leitfähige und/oder elektrisch leitfähige Einlage, eine Wärmeübertragungseinheit, ein Licht leitendes Element, eine Energiegewinnungseinheit, ein aktives elektronisches Bauteil, ein passives elektronisches Bauteil, ein elektronischer Chip, eine Speichereinrichtung, ein Filter, eine integrierte Schaltung, ein Signalverarbeitungsbauteil, ein Stromüberwachungsbauteil, ein optoelektronisches Schnittstellenelement, ein Spannungswandler, ein kryptographisches Bauteil, ein Sender und/oder Empfänger, ein elektromechanischer Wandler, ein Aktuator, ein mikroelektromechanisches System, ein Mikroprozessor, ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, ein Akkumulator, ein Schalter, eine Kamera, eine Antenne, ein magnetisches Element, ein weiterer Bauteilträger und ein Logik-Chip; wobei mindestens eine von den elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen des Bauteilträgers mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet ist; wobei die Abschirmstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, Gold, Palladium und Wolfram, wobei jedes der genannten Materialien optional mit einem supraleitfähigem Material, wie etwa Graphen, beschichtet ist; wobei die elektrisch isolierende Schichtstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärkter oder unverstärkter Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, eine Keramik und ein Metalloxid; wobei die elektrisch isolierende Kappenstruktur mindestens eines aufweist aus der Gruppe, die besteht aus: Harz, insbesondere verstärkter oder unverstärkter Harz, zum Beispiel Epoxidharz oder Bismaleimid-Triazin-Harz, FR-4, FR-5, Cyanatester, Polyphenylen-Derivat, Glas, Prepreg-Material, Polyimid, Polyamid, Flüssigkristallpolymer, Aufbauschicht auf Epoxidbasis, Polytetrafluorethylen, eine Keramik und ein Metalloxid, ein Harz und eine Formmasse; wobei der Bauteilträger als eine Platte geformt ist; wobei der Bauteilträger als eines konfiguriert ist aus der Gruppe, die besteht aus: eine Leiterplatte, ein Substrat und eine Zwischenschicht; wobei der Bauteilträger als ein laminatartiger Bauteilträger konfiguriert ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteilträgers, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines laminierten Stapels, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist, Ausbilden einer elektrisch isolierenden Kappenstruktur, die selektiv ein strukturelles Merkmal an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels überdeckt, und Ausbilden einer Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die elektrisch isolierende Kappenstruktur eine Lötabdeckung ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das strukturelle Merkmal, die Kappenstruktur und die Abschirmstruktur auf beiden entgegengesetzten Hauptoberflächen des laminierten Stapels ausgebildet werden.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Abschirmstruktur durch mindestens eines von Plattieren, Sputtern und dreidimensionales Drucken hergestellt wird.
Ein Verfahren zum Abschirmen eines strukturellen Merkmals in einem Bauteilträger, wobei das Verfahren einen Schritt des Verwendens eines Bauteilträgers mit dem strukturellen Merkmal aufweist, wobei der Bauteilträger konfiguriert ist mit: einem laminierten Stapel, der eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichtstrukturen und eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichtstrukturen aufweist; einer elektrisch isolierenden Kappenstruktur, die selektiv ein strukturelles Merkmal an einer äußeren Oberfläche des laminierten Stapels überdeckt; und einer Abschirmstruktur an der Kappenstruktur zum Abschirmen des strukturellen Merkmals.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Bauteilträger eine Hochfrequenzanwendung, insbesondere 5G, ausführt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das strukturelle Merkmal gegen mindestens eines der Folgenden abgeschirmt ist: elektromagnetische Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, Wärmestrahlung, Infrarotstrahlung, Licht und Feuchtigkeit, und/oder die Abschirmstruktur dazu eingerichtet ist, eine Signalintegrität eines Signals, das innerhalb des strukturellen Merkmals transportiert wird, zu schützen.