DE102020208591B4

DE102020208591B4 - Modulares Verdrahtungshalbzeug, Verdrahtungsmodul und Verdrahtungsbauelement und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102020208591B4
Application number: DE102020208591.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Wöhrmann; Kai Zoschke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2040-07-09
Also published as: DE102020208591A1

Abstract

Verdrahtungshalbzeug umfassend ein Gitter (1), mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1), mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2), mindestens ein erstes elektrisches Kontaktelement (3.1) und/oder mindestens ein zweites elektrisches Kontaktelement (3.2), wobeider mindestens eine erste Kontaktblock (2.1) und der mindestens eine zweite Kontaktblock (2.2) flächig und elektrisch leitfähig ausgebildet sind unddas Gitter (1) mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien gebildet ist und das Gitter (1) zwischen dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) angeordnet ist unddas mindestens eine erste elektrische Kontaktelement (3.1) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement (3.2) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) angeordnet ist undin dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mindestens ein Loch (4) ausgebildet ist, das eine selektive Strukturierung des Gitters (1) gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdrahtungshalbzeug, Verdrahtungsmodul und Verdrahtungsbauelement und Verfahren zu deren Herstellung.
Mehrlagige Trägerelemente für elektronische Bauelemente, wie z.B. Leiterplatten, werden typischerweise sequenziell hergestellt. Dabei wird jede Lage zunächst individuell strukturiert, indem Leiterbahnen, die spezifische Knotenpunkte gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks miteinander verbinden, auf einem Träger aufgebracht werden. Anschließend wird auf einer so individuell strukturierten Lage die nächste individuell strukturierte Lage aufgebracht, um so ein vorgegebenes dreidimensionales elektrisches Netzwerk auszubilden. Eine solche Herstellung, bei der jeder Arbeitsschritt individualisiert durchgeführt wird, ist jedoch sehr zeitaufwändig und kostenintensiv. So ist beispielsweise aus DE 20 2015 001 622 U1 eine Gitterstruktur bekannt, bei der nachträglich mittels Durchtrennungen Stromwege geschaffen werden können. EP 2 020 831 A1 offenbart eine gitterförmige Textilstruktur, bei der Leiterbahnen mittels Durchtrennung von leitenden Fäden erzeugt werden. Aus EP 2 867 754 B1 ist ein Mehrschichtkörper mit elektrisch leitfähigen Leiterbahnen bekannt. EP 1 727 408 A1 offenbart ein Textil mit einem Leiterbahnsystem.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, Erzeugnisse und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine schnelle und effiziente Herstellung mehrlagiger Trägerelemente für elektronische Bauteile und Komponenten erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1, 7, 10, 13, 16 und 18 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Varianten ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung betrifft ein Verdrahtungshalbzeug, das ein Gitter, mindestens einen ersten Kontaktblock, mindestens einen zweiten Kontaktblock, mindestens ein erstes elektrisches Kontaktelement und/oder mindestens ein zweites elektrisches Kontaktelement umfasst. Der mindestens eine erste Kontaktblock und der mindestens eine zweite Kontaktblock sind flächig und elektrisch leitfähig, d.h. mit einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, ausgebildet. Das Gitter ist mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen als Gitterlinien gebildet und zwischen dem mindestens einen ersten Kontaktblock und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock angeordnet. Das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement ist zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter und dem mindestens einen ersten Kontaktblock angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das mindestens eine zweite Kontaktelement zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock angeordnet. In dem mindestens einen zweiten Kontaktblock ist mindestens ein Loch ausgebildet, das eine selektive Strukturierung des Gitters gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ermöglicht.
Insbesondere kann ein elektrisch leitfähiger Werkstoff, eine elektrisch leitfähige Schicht oder eine elektrisch leitfähige Verbindung eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 10⁵ S/m, vorzugsweise von mindestens 10⁶ S/m, besonders vorzugsweise von mindestens 10⁷ S/m, aufweisen. Ein elektrisch isolierender Werkstoff oder eine elektrisch isolierende Schicht kann eine elektrische Leitfähigkeit kleiner als 10^-5 S/m, vorzugsweise kleiner als 10^-6 S/m, besonders vorzugsweise kleiner als 10^-7 S/m aufweisen. Ein Kontaktblock kann flächig ausgebildet sein, wenn eine Länge und eine Breite des Kontaktblocks mindestens doppelt so groß ist wie eine Höhe des Kontaktblocks, vorzugsweise mindestens dreimal so groß ist wie eine Höhe des Kontaktblocks, besonders vorzugsweise mindestens viermal so groß ist wie eine Höhe des Kontaktblocks.
Das Verdrahtungshalbzeug kann ein vorgefertigtes Teilelement eines mehrlagigen Trägerelementes sein. Das Verdrahtungshalbzeug ist dabei mehrlagig und universell aufgebaut und kann bis zu seiner individuellen Strukturierung zwischengelagert werden. Insbesondere lässt es sich schnell und einfach herstellen bzw. vorfertigen. Eine Individualisierung kann durch eine nachträgliche Strukturierung des Gitters gemäß eines vorgegebenen zwei- oder dreidimensionalen elektrischen Netzwerks durch das mindestens eine Loch erfolgen (siehe auch nachfolgende Beschreibung).
Das Verdrahtungshalbzeug kann auch ein Substrat oder eine Trennschicht (im Englischen als „release layer“ bezeichnet) aufweisen. Insbesondere kann das Substrat an einer von dem Gitter abgewandten Seite des ersten Kontaktblocks angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Trennschicht, die mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet sein kann, zwischen dem Substrat und dem ersten Kontaktblock angeordnet. Die Trennschicht kann auch mehrere Lagen aufweisen, die jeweils mit einem unterschiedlichem Material oder einer unterschiedlichen Materialzusammensetzung gebildet sein können.
Das Gitter kann mit Gitterlinien und mit Gitterpunkten, die Gitterlinien miteinander verbinden bzw. an denen sich mindestens zwei Gitterlinien kreuzen können, gebildet sein. Eine Leiterbahn kann zumindest als Teil einer Gitterlinie zwischen zwei Gitterpunkten angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Gitter als zweidimensionales Bravais-Gitter ausgebildet. Besonders vorzugsweise ist das Gitter quadratisch, rechteckig, hexagonal, zentriert-rechteckig oder schiefwinklig.
Eine Leiterbahn kann eine Breite zwischen 1 µm und 10 µm und eine Dicke zwischen 2 µm und 7 µm aufweisen. Ein Abstand zwischen zwei nebeneinander angeordneten Leiterbahnen kann zwischen 1 µm und 10 µm betragen.
Das Gitter kann eine Verdrahtung bzw. Umverdrahtung aufweisen. Dabei kann jede Leiterbahn als Gitterlinie mit jeder anderen Leiterbahn als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden sein. Beispielsweise kann das Gitter mit einer einlagigen Umverdrahtung, die ein feines Leiterbahnengeflecht aufweist (im Englischen als „redistribution layer (RDL) fine line mesh“ bezeichnet), gebildet sein. Das Gitter kann auch mehrere Lagen aufweisen.
Das Gitter kann auch so ausgebildet sein, dass an jedem Gitterpunkt Auslassungen so angeordnet sind, dass keine Leiterbahn als Gitterlinie mit einer anderen Leiterbahn als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden ist.
Das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement und/oder das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement können jeweils als Underbump-Metallisierung (UBM) ausgebildet sein. Vorzugsweise sind das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement und das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement an jeweils gegenüberliegenden Oberflächen des Gitters und an jeweils unterschiedlichen Gitterpunkten angeordnet und/oder mit dem Gitter an jeweils unterschiedlichen Gitterpunkten elektrisch leitfähig verbunden.
In dem mindestens einen zweiten Kontaktblock können auch mehrere Löcher periodisch nebeneinander und jeweils zu den Gitterpunkten korrespondierend angeordnet sein. Vorzugsweise ist zu dem Gitterpunkt, an dem das zweite elektrische Kontaktelement angeordnet ist, kein korrespondierendes Loch in dem zweiten Kontaktblock ausgebildet. Besonders vorzugsweise sind mehrere erste Kontaktblöcke und/oder mehrere zweite Kontaktblöcke jeweils in einer Ebene periodisch nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet. Der mindestens eine erste Kontaktblock und/oder der mindestens eine zweite Kontaktblock können/kann beispielsweise mit Nickel, Gold und/oder einer lötfähigen Metallisierung, beispielsweise mit einer Gold-Zinn-Metallisierung oder mit einer Zinn-Silber-Kupfer-Metallisierung, gebildet sein.
Zwischen dem Gitter und dem mindestens einen ersten Kontaktblock kann ein erstes Passivierungselement angeordnet sein. Zwischen dem Gitter und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock kann auch ein zweites Passivierungselement angeordnet sein. Vorzugsweise sind das erste Passivierungselement und das zweite Passivierungselement mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise mit einem Polymer, gebildet. Beispielsweise können/kann das erste Passivierungselement und/oder das zweite Passivierungselement jeweils als eine mittels Dünnschichttechnologie aufgebrachte Beschichtungslage ausgebildet sein. Besonders vorzugsweise ist in dem zweiten Passivierungselement mindestens ein Loch ausgebildet, das zu dem mindestens einen in dem zweiten Kontaktblock ausgebildeten Loch und/oder zu mindestens einem Gitterpunkt korrespondierend angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch in dem ersten Passivierungselement mindestens ein Loch ausgebildet sein, das zu mindestens einem Gitterpunkt korrespondierend angeordnet ist. Das in dem ersten Passivierungselement ausgebildete mindestens eine Loch kann beispielsweise für die Ausbildung des mindestens einen ersten elektrischen Kontaktelements verwendet werden. Dazu kann das mindestens eine in dem ersten Passivierungselement angeordnete Loch bei der Herstellung eines Verdrahtungsmoduls (siehe weiter unten) mit einer Metallisierung befüllt werden.
Die Erfindung stellt auch Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungshalbzeugs bereit, bei dem auf der Oberfläche eines Substrats eine erste Schicht mit mindestens einem ersten Kontaktblock gebildet wird. Auf der von dem Substrat abgewandten Oberfläche der ersten Schicht wird eine zweite Schicht mit einem Gitter und mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement und/oder mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement gebildet. Auf der von dem Substrat abgewandten Oberfläche der zweiten Schicht wird eine dritte Schicht mit mindestens einem zweiten Kontaktblock gebildet.
Dabei wird das Gitter mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen als Gitterlinien gebildet. Das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement wird als elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Gitter und dem mindestens einen ersten Kontaktblock ausgebildet und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement wird als elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Gitter und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock ausgebildet. In dem mindestens einen zweiten Kontaktblock wird mindestens ein Loch ausgebildet, das eine selektive Strukturierung des Gitters gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ermöglicht.
Die erste Schicht, die zweite Schicht und/oder die dritte Schicht kann/können mittels Dünnschichttechnologie aufgebracht werden. Vor dem Aufbringen der zweiten Schicht kann in der ersten Schicht mindestens ein erstes Passivierungselement ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann vor dem Aufbringen der dritten Schicht in der zweiten Schicht mindestens ein zweites Passivierungselement ausgebildet werden.
Das mindestens eine Loch kann in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock mittels eines werkstoffabtragenden Prozesses ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Loch mittels einer Maskierung, die während eines additiven Prozesses auf die erste, zweite oder dritte Schicht oder einer Lage einer dieser Schichten angeordnet werden kann, in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock ausgebildet werden. Nach Ausbildung der ersten Schicht, zweiten Schicht oder dritten Schicht kann auch das Substrat wieder entfernt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verdrahtungsmodul, das ein strukturiertes Gitter, mindestens einen ersten Kontaktblock, mindestens einen zweiten Kontaktblock, mindestens ein erstes elektrisches Kontaktelement, und mindestens ein zweites elektrisches Kontaktelement umfasst.
Der mindestens eine erste Kontaktblock und der mindestens eine zweite Kontaktblock sind flächig und elektrisch leitfähig ausgebildet.
Das strukturierte Gitter ist mit elektrischen Leiterbahnen als Gitterlinien gebildet, wobei elektrische Leiterbahnen als Gitterlinien an ausgewählten Gitterpunkten gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks elektrisch miteinander verbunden sind.
Das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement ist zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem strukturierten Gitter und dem mindestens einen ersten Kontaktblock angeordnet. Das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement ist zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem strukturierten Gitter und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock angeordnet.
In dem mindestens einen zweiten Kontaktblock ist mindestens ein Loch ausgebildet, das durch eine elektrisch isolierende Überdeckung als Maskierung und/oder Passivierung in eine von dem strukturierten Gitter wegweisende Richtung verschlossen ist.
Die elektrisch isolierende Überdeckung kann mit einem Polymer lokal auf einer von dem strukturierten Gitter wegweisende Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks im Bereich des mindestens einen Lochs ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich können in mindestens einem zweiten Kontaktblock mehrere Löcher zu Gitterpunkten des strukturierten Gitters korrespondierend ausgebildet sein. Dabei kann jedes Loch jeweils durch eine elektrisch isolierende Überdeckung in eine von dem strukturierten Gitter wegweisende Richtung verschlossen sein. Die elektrisch isolierenden Überdeckungen können auf einer von dem strukturierten Gitter wegweisenden Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks voneinander beabstandet angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die von dem strukturierten Gitter wegweisende Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks mittels mehrerer elektrisch isolierender Überdeckungen vollständig bedeckt sein. Dabei können auch mehrere elektrisch isolierende Überdeckungen in berührendem Kontakt stehen.
Das strukturierte Gitter kann an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ausgewählten Gitterpunkt eine Unterbrechung aufweisen, sodass die elektrische Verbindung zwischen zwei Leiterbahnen als Gitterlinien an dem mindestens einen ausgewählten Gitterpunkt unterbrochen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gitter auch lokal und universell ausgebildete Verjüngungen an den Leiterbahnen als Gitterlinien und/oder an den Gitterpunkten aufweisen. Eine Strukturierung des Gitters kann dann mittels Probernadeln ausgebildet werden, wobei mit den Probernadeln im Bereich ausgewählter Verjüngungen Stromimpulse auf das Gitter so übertragen werden, dass die Leiterbahnen und/oder elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen den Leiterbahnen im Bereich der ausgewählten Verjüngungen gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks unterbrochen werden.
Das strukturierte Gitter kann auch an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ausgewählten Gitterpunkt mindestens ein elektrisch leitfähiges Füllelement aufweisen, sodass mindestens zwei Leiterbahnen als Gitterlinien an dem mindestens einen ausgewählten Gitterpunkt elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Das mindestens eine Füllelement kann mit einer druckfähigen Paste gebildet sein. Die Leiterbahnen und das mindestens eine Füllelement können auch mit demselben Material bzw. Werkstoff gebildet sein.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsmoduls zur Verfügung. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsmoduls werden zunächst die weiter oben beschriebenen Schritte bzw. das Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungshalbzeugs durchgeführt und damit ein Verdrahtungshalbzeug hergestellt.
Durch das mindestens eine in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock ausgebildete Loch wird eine Strukturierung des Gitters mittels eines additiven und/oder werkstoffabtragenden Prozesses gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks erreicht bzw. ausgebildet.
Das mindestens eine Loch wird durch mindestens eine elektrisch isolierende Überdeckung als Maskierung und/oder Passivierung verschlossen, die lokal auf die von dem strukturierten Gitter wegweisende Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks aufgebracht wird.
Das Gitter kann strukturiert werden, indem an mindestens einem gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ausgewählten Gitterpunkt mittels eines werkstoffabtragenden Prozesses mindestens eine Unterbrechung in das Gitter so eingebracht wird, dass die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen mindestens zwei Leiterbahnen als Gitterlinien an dem ausgewählten Gitterpunkt unterbrochen wird.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gitter strukturiert werden, indem an mindestens einem gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ausgewählten Gitterpunkt mittels eines additiven Prozesses mindestens ein elektrisch leitfähiges Füllelement so in das Gitter eingebracht wird, dass mindestens zwei Leiterbahnen als Gitterlinien an dem ausgewählten Gitterpunkt elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden.
Der werkstoffabtragende Prozess kann ein Laserablationsprozess oder ein Ätzprozess sein. Der additive Prozess kann ein Lötprozess oder ein galvanischer Abscheidungsprozess sein. Ein additiver Prozess kann auch das Drucken einer Paste und/oder einen Inkjetprozess umfassen.
In dem mindestens zweiten Kontaktblock können auch mehrere Löcher ausgebildet werden. Vor der Strukturierung des Gitters können gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks bereits erste ausgewählte Löcher in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock jeweils durch eine elektrisch isolierende Überdeckung als Maskierung verschlossen werden, die lokal auf die von dem strukturierten Gitter wegweisende Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks aufgebracht werden kann. Die elektrisch isolierenden Überdeckungen können dann an den ersten ausgewählten Löchern die Maskierung für die nachfolgende Strukturierung des Gitters bilden. Nach dem Aufbringen dieser Maskierung kann dann durch die nicht überdeckten bzw. die nicht maskierten Löcher eine Strukturierung des Gitters ausgebildet werden. Nach Ausbildung der Strukturierung wie weiter oben beschrieben können dann auch die verbleibenden nicht maskierten Löcher durch das Aufbringen weiterer elektrisch isolierender Überdeckungen verschlossen werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verdrahtungsbauelement, das zumindest ein erstes und ein zweites Verdrahtungsmodul umfasst.
Das erste Verdrahtungsmodul und das zweite Verdrahtungsmodul sind zur Ausbildung eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks mittels mindestens eines weiteren elektrischen Kontaktelements stoffschlüssig verbunden. Dabei ist mittels des mindestens einen weiteren elektrischen Kontaktelements auch mindestens ein zweiter Kontaktblock des ersten Verdrahtungsmoduls mit mindestens einem ersten Kontaktblock des zweiten Verdrahtungsmoduls elektrisch leitfähig verbunden.
Das weitere elektrische Kontaktelement kann mit einem Metall als Werkstoff gebildet sein. Vorzugsweise ist das weitere elektrische Kontaktelement als Kompressionsbond, Thermokompressionsbond, und/oder als Hybridverbund mit einem Metall und einem Polymer und/oder einer anorganischen Passivierung ausgebildet.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsbauelements zur Verfügung. Dabei werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsmoduls ein erstes Verdrahtungsmodul und ein zweites Verdrahtungsmodul hergestellt.
Zwischen dem ersten Verdrahtungsmodul und dem zweiten Verdrahtungsmodul wird gemäß eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks mindestens ein weiteres elektrisches Kontaktelement ausgebildet. Das mindestens eine weitere elektrische Kontaktelement wird dabei so angeordnet, dass mindestens ein zweiter Kontaktblock des ersten Verdrahtungsmoduls mit mindestens einem ersten Kontaktblock des zweiten Verdrahtungsmoduls stoffschlüssig und/oder elektrisch leitfähig verbunden wird.
Vorzugsweise wird das mindestens eine weitere elektrische Kontaktelement mittels eines Lötprozesses und/oder mittels eines Umschmelzprozesses ausgebildet.
Die Schritte der Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungshalbzeugs, Verdrahtungsmoduls und/oder Verdrahtungsbauelements können zumindest teilweise mittels einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit durchgeführt werden. Die elektronische Auswerte- und Steuereinheit kann zumindest einen Computer, einen elektronischen Speicher und/oder Hilfsmittel für die Entwurfsautomatisierung elektronischer Systeme (im Englischen als „Electronic Design Automation (EDA) tools“ bezeichnet) aufweisen. Vorzugsweise sind das vorgegebene zweidimensionale elektrische Netzwerk und das vorgegebene dreidimensionale elektrische Netzwerk jeweils als Design in dem elektronischen Speicher gespeichert. Das vorgegebene zweidimensionale Netzwerk kann auch zumindest einen Teil des vorgegebenen dreidimensionalen Netzwerks bilden.
Die Erfindung stellt eine Grundplattform zur Verfügung, die eine kostengünstige, schnelle und zuverlässige Herstellung von Mehrlagenschaltungen ermöglicht. Dies wird unter anderem durch eine Teilvorfertigung eines Verdrahtungshalbzeugs erreicht, das als Basis für unterschiedliche Systeme und Bauelemente verwendet werden kann. Das Verdrahtungshalbzeug kann auf Vorrat im Rahmen einer Massenfertigung hergestellt werden. Die Weiterverarbeitung zu einem Verdrahtungsmodul oder einem Verdrahtungsbauelement erfolgt dann individuell. So kann die Erfindung beispielsweise bei der Herstellung von elektrischen Schaltungen in Kleinserie und im Bereich des Prototypenbaus Anwendung finden. Da auch ein hoher Miniaturisierungsgrad erreicht werden kann, sind insbesondere Anwendungsbereiche wie z.B. Sensorik, Internet der Dinge (loT) etc. geeignet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 6 näher erläutert.
Dabei zeigen

1(a) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter bei dem jede Leiterbahn mit jeder anderen Leiterbahn elektrisch leitfähig verbunden ist,
1(b) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter, bei dem jede Leiterbahn mit jeder anderen Leiterbahn elektrisch leitfähig verbunden ist,
2(a) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug und elektrisch isolierende Überdeckungen als Maskierung für eine Strukturierung des Gitters,
2(b) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug und elektrisch isolierende Überdeckungen als Maskierung für eine Strukturierung des Gitters,
2(c) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter,
2(d) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter,
2(e) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter und weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen,
2(f) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter und weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen,
3(a) ein Gitter mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen als Gitterlinien,
3(b) ein strukturiertes Gitter, das Unterbrechungen an gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks ausgewählten Gitterpunkten aufweist,
4(a) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter, bei dem an jedem Gitterpunkt Auslassungen angeordnet sind und bei dem zusätzlich elektrisch isolierende Überdeckungen als Maskierung ausgebildet sind,
4(b) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter, bei dem an jedem Gitterpunkt Auslassungen angeordnet sind und bei dem zusätzlich elektrisch isolierende Überdeckungen als Maskierung ausgebildet sind,
4(c) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter, das elektrisch leitfähige Füllelemente aufweist,
4(d) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter, das elektrisch leitfähige Füllelemente aufweist,
4(e) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter, das elektrisch leitfähige Füllelemente und weitere Überdeckungen aufweist,
4(f) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter, das elektrisch leitfähige Füllelemente und weitere Überdeckungen aufweist,
5(a) einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit elektrisch isolierenden Überdeckungen, die den zweiten Kontaktblock vollständig überdecken,
5(b) eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit elektrisch isolierenden Überdeckungen, die den zweiten Kontaktblock vollständig überdecken,
6 einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsbauelement.

1(a) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug, das ein Gitter 1, einen ersten Kontaktblock 2.1, einen zweiten Kontaktblock 2.2, ein erstes elektrisches Kontaktelement 3.1 und ein zweites elektrisches Kontaktelement 3.2 umfasst. Der erste Kontaktblock 2.1 und der zweite Kontaktblock 2.2 sind flächig und elektrisch leitfähig ausgebildet. Insbesondere sind der erste Kontaktblock 2.1 und der zweite Kontaktblock 2.2 mit Nickel und Gold gebildet. In einer alternativen Ausführungsform sind der erste Kontaktblock 2.1 und der zweite Kontaktblock 2.2 mit Kupfer gebildet.
Das Gitter 1 ist mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen 1.1, 1.2 als Gitterlinien gebildet und zwischen dem einen ersten Kontaktblock 2.1 und dem einen zweiten Kontaktblock 2.2 angeordnet. Insbesondere ist das Gitter 1 als quadratisches Gitter ausgebildet, bei dem jede Leiterbahn 1.1, 1.2 mit jeder anderen Leiterbahn 1.1, 1.2 elektrisch leitfähig bzw. elektrisch leitend verbunden ist.
Das erste elektrische Kontaktelement 3.1 ist zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter 1 und dem ersten Kontaktblock 2.1 angeordnet. Das zweite Kontaktelement 3.2 ist zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter 1 und dem zweiten Kontaktblock 2.2 angeordnet. Das erste elektrische Kontaktelement 3.1 und das zweite elektrische Kontaktelement 3.2 sind jeweils an gegenüberliegenden Oberflächen des Gitters 1 und an unterschiedlichen Gitterpunkten 1.3 angeordnet und jeweils als Underbump-Metallisierung (UBM) ausgebildet.
Das Verdrahtungshalbzeug umfasst auch ein Substrat 7 und eine Trennschicht T (im Englischen als „release layer“ bezeichnet). Die Trennschicht T ist zwischen dem Substrat 7 und dem ersten Kontaktblock 2.1, mit dem sie auch in direktem berührenden Kontakt steht, angeordnet.
Zwischen dem Gitter 1 und dem ersten Kontaktblock 2.1 ist ein erstes Passivierungselement 5.1 angeordnet. Zwischen dem Gitter 1 und dem zweiten Kontaktblock 2.2 ist ein zweites Passivierungselement 5.2 angeordnet. Das erste Passivierungselement 5.1 und das zweite Passivierungselement 5.2 sind jeweils als Beschichtungslage mit einem Polymer gebildet.
In dem zweiten Kontaktblock 2.2 sind mehrere Löcher 4 periodisch nebeneinander und jeweils zu Gitterpunkten 1.3 korrespondierend ausgebildet. Die Löcher 4 ermöglichen eine selektive Strukturierung des Gitters 1 gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks 2DNet. In dem zweiten Passivierungselement 5.2 sind auch mehrere weitere Löcher 6 ausgebildet, die zu den in dem zweiten Kontaktblock 2.2 ausgebildeten Löchern 4 und zu den Gitterpunkten 1.3 korrespondierend angeordnet sind. Die Löcher 4, 6 sind in der in 1(a) gezeigten Blickrichtung hinter der Längsschnittebene angeordnet und daher lediglich durch gestrichelte Linien angedeutet.
Bei der Herstellung des in 1(a) gezeigten Verdrahtungshalbzeugs wird auf der Oberfläche des Substrats 7 eine erste Schicht L1 mit dem ersten Kontaktblock 2.1 gebildet. Die erste Schicht L1 umfasst auch die Trennschicht T und eine den ersten Kontaktblock 2.1 umgebende Passivierungslage, wobei sowohl der erste Kontaktblock 2.1 als auch die den ersten Kontaktblock 2.1 umgebende Passivierungslage auf der von dem Substrat 7 wegweisenden Oberfläche der Trennschicht T angeordnet sind.
Auf der von dem Substrat 7 abgewandten Oberfläche der ersten Schicht L1 wird eine zweite Schicht L2 mit dem Gitter 1 und dem ersten elektrischen Kontaktelement 3.1 und dem zweiten elektrischen Kontaktelement 3.2 gebildet.
Auf der von dem Substrat 7 abgewandten Oberfläche der zweiten Schicht L2 wird eine dritte Schicht L3 mit dem zweiten Kontaktblock 2.2 gebildet.
Die erste Schicht L1, die zweite Schicht L2 und die dritte Schicht L3 werden mittels Dünnschichttechnologie aufgebracht.
Zudem wird vor dem Aufbringen der zweiten Schicht L2 in der ersten Schicht L1 eine Passivierungsschicht als erstes Passivierungselement 5.1 ausgebildet. Das erste Passivierungselement 5.1 ist zwischen dem ersten Kontaktblock 2.1 und dem Gitter 1 angeordnet.
Die den ersten Kontaktblock 2.1 umgebende Passivierungslage, die auf der von dem Substrat 7 wegweisenden Oberfläche der Trennschicht T angeordnet ist, kann auch zusammen mit dem ersten Passivierungselement 5.1 als eine Beschichtungslage aufgebracht werden.
Vor dem Aufbringen der dritten Schicht L3 wird in der zweiten Schicht L2 eine weitere Passivierungsschicht als zweites Passivierungselement 5.2 ausgebildet. Das zweite Passivierungselement 5.2 ist zwischen dem Gitter 1 und dem zweiten Kontaktblock 2.2 angeordnet.
Die Löcher 4 in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und die dazu korrespondierenden Löcher 6 in dem zweiten Passivierungselement 5.2 werden mittels Laserablation als werkstoffabtragender Prozess ausgebildet.
Wiederkehrende Merkmale sind in den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen wie in 1(a) versehen.
1(b) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter 1, bei dem jede Leiterbahn 1.1, 1.2 mit jeder anderen Leiterbahn 1.1, 1.2 elektrisch leitfähig verbunden ist. Durch die Löcher 4, die in dem zweiten Kontaktblock 2.2 ausgebildet sind, und die korrespondierenden Löcher 6, die in dem zweiten Passivierungselement 5.2 ausgebildet sind, kann das Gitter 1 an den Gitterpunkten 1.3 strukturiert werden. An der Position POS, an der das zweite elektrische Kontaktelement 3.2 mit dem zweiten Kontaktblock 2.2 in berührendem Kontakt steht, ist kein Loch 4 in dem zweiten Kontaktblock 2.2 ausgebildet.
2(a) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug wie in 1(a) gezeigt, bei dem zusätzlich elektrisch isolierende Überdeckungen 8.1 als Maskierung an ausgewählten Löchern 4 ausgebildet sind. Die in 2(a) abgebildeten elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 bilden eine Maskierung, um eine Strukturierung des Gitters 1 durch die nicht überdeckten bzw. nicht verschlossenen Löcher 4 des zweiten Kontaktblocks 2.2 und den dazu korrespondierenden Löchern 6, die in dem zweiten Passivierungselement 5.2 ausgebildet sind, durchführen zu können.
2(b) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug wie in 2(a) gezeigt, bei dem zusätzlich elektrisch isolierende Überdeckungen 8.1 als Maskierung für eine Strukturierung des Gitters 1 ausgebildet sind.
2(c) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul. Das Verdrahtungsmodul umfasst, wie bei dem in 2(a) gezeigten Verdrahtungshalbzeug, den ersten Kontaktblock 2.1, den zweiten Kontaktblock 2.2, das erste elektrisches Kontaktelement 3.1, das zweite elektrische Kontaktelement 3.2 (nicht gezeigt), das erste Passivierungselement 5.1 und das zweite Passivierungselement 5.2, sowie die als Maskierung für eine Strukturierung ausgebildeten elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1.
Abweichend von 2(a) umfasst das in 2(c) gezeigte Verdrahtungsmodul ein strukturiertes Gitter S1. Das strukturierte Gitter S1 ist mit elektrischen Leiterbahnen als Gitterlinien gebildet, die an ausgewählten Gitterpunkten 1.3 gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks 2DNet elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Das strukturierte Gitter S1 weist im Vergleich zu dem Gitter 1 zusätzliche Unterbrechungen 1.4 auf. Die Unterbrechungen 1.4 sind an Gitterpunkten 1.3 ausgebildet, die zu denjenigen Löchern 4, 6 korrespondierend angeordnet sind, die nicht mittels der elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 als Maskierung für die Strukturierung verschlossen sind.
2(d) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul gemäß 2(c) mit einem mittels Unterbrechungen 1.4 strukturierten Gitter S1 und elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 als Maskierung.
2(e) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul wie in 2(c) gezeigt. Zusätzlich weist das in Figur (2e) gezeigte Verdrahtungsmodul weitere elektrisch isolierende Überdeckungen 8.2 auf, wobei die weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.2, diejenigen Löcher 4, 6 verschließen, die zu den Unterbrechungen 1.4 korrespondierend angeordnet sind. Somit verschließen die als Maskierung ausgebildeten elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 und die weiteren Überdeckungen 8.2 alle in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und dem zweiten Passivierungselement 5.2 ausgebildeten Löcher 4, 6 in eine von dem strukturierten Gitter S1 wegweisende Richtung.
2(f) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul gemäß 2(e) mit elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, die als Maskierung ausgebildet sind, und weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.2. Die elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, 8.2 verschließen alle in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und dem zweiten Passivierungselement 5.2 ausgebildeten Löcher 4, 6.
Schritte des Verfahrens zur Herstellung des in den 2(e) und 2(f) gezeigten Verdrahtungsmoduls umfassen zunächst die weiter oben beschriebenen Schritte bzw. das Verfahren zur Herstellung des in den 1(a) und 1(b) gezeigten Verdrahtungshalbzeugs.
Gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks 2DNet werden erste ausgewählte Löcher 4 in dem zweiten Kontaktblock 2.2 jeweils durch eine elektrisch isolierende Überdeckung 8.1 als Passivierung verschlossen. Die elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 bilden eine Maskierung für die nachfolgende Strukturierung des Gitters 1.
Durch die nicht verschlossenen Löcher 4 in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und die dazu korrespondierend angeordneten Löcher 6 in dem zweiten Passivierungselement 5.2 wird eine Strukturierung des Gitters 1 mittels eines werkstoffabtragenden Prozesses gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks 2DNet durchgeführt. Dazu wird an ausgewählten Gitterpunkten 1.3 mittels des werkstoffabtragenden Prozesses jeweils eine Unterbrechung 1.4 in das Gitter 1 so eingebracht, dass die elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen mindestens zwei Leiterbahnen 1.1, 1.2 als Gitterlinien an dem ausgewählten Gitterpunkt 1.3 unterbrochen wird. Dabei ist der werkstoffabtragende Prozess zur Ausbildung der Unterbrechungen 1.4 ein Ätzprozess, bei dem das an den ausgewählten Gitterpunkten 1.3 vorhandene Material des Gitters 1 entfernt wird. Als Resultat wird das in den 2(c) und 2(d) gezeigte strukturierte Gitter S1 ausgebildet.
Nach Ausbildung der Strukturierung werden die verbleibenden noch nicht maskierten bzw. verschlossenen Löcher 4 durch das Aufbringen weiterer elektrisch isolierender Überdeckungen 8.2 ebenfalls verschlossen.
3(a) zeigt das Gitter 1 als quadratisches zweidimensionales Bravais-Gitter mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen 1.1, 1.2 als Gitterlinien, wobei alle Leiterbahnen 1.1, 1.2 mit allen anderen Leiterbahnen 1.1, 1.2 an Gitterpunkten 1.3 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
3(b) zeigt das vorgegebene zweidimensionale elektrische Netzwerk 2DNet und das strukturierte Gitter S1 mit Unterbrechungen 1.4 an gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks 2DNet ausgewählten Gitterpunkten 1.3.
4(a) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter 1 als Ausführungsvariante, bei dem an jedem Gitterpunkt 1.3 Auslassungen 1.6 so angeordnet sind, dass keine elektrische Leiterbahn 1.1, 1.2 als Gitterlinie mit einer anderen elektrischen Leiterbahn 1.1, 1.2 als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden ist. Zusätzlich sind elektrisch isolierende Überdeckungen 8.1 als Maskierung für eine Strukturierung des Gitters 1 auf dem zweiten Kontaktblock 2.2 ausgebildet. Bei dem in 4(a) gezeigten Verdrahtungshalbzeug ist in dem ersten Passivierungselement 5.1 ein Loch ausgebildet, das zu einem Gitterpunkt 1.3 mit einer Auslassung 1.6 korrespondierend angeordnet ist.
4(b) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungshalbzeug mit einem Gitter 1 als Ausführungsvariante, bei dem an jedem Gitterpunkt 1.3 Auslassungen 1.6 so angeordnet sind, dass keine elektrische Leiterbahn 1.1 als Gitterlinie mit einer anderen elektrischen Leiterbahn 1.2 als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden ist.
4(c) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter S1 als Ausführungsvariante, das elektrisch leitfähige Füllelemente 1.5 aufweist, die in den Auslassungen 1.6 des Gitters 1 angeordnet sind. Zusätzlich ist auch das in dem ersten Passivierungselement 5.1 ausgebildete Loch zur Ausbildung des ersten elektrischen Kontaktelements 3.1 mit einer einem elektrisch leitfähigen Füllelement 1.5 entsprechenden Metallisierung befüllt.
4(d) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul mit einem strukturierten Gitter S1 als Ausführungsvariante, das elektrisch leitfähige Füllelemente 1.5 aufweist, die in den Auslassungen 1.6 des Gitters 1 angeordnet sind.
4(e) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul wie in 4(c) gezeigt. Zusätzlich weist das in 4(e) gezeigte Verdrahtungsmodul weitere elektrisch isolierende Überdeckungen 8.2 auf, wobei die weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.2 diejenigen Löcher verschließen, die in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und dem zweiten Passivierungselement 5.2 zu den Auslassungen 1.6 korrespondierend angeordnet sind. Somit verschließen die als Maskierung ausgebildeten elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 und die weiteren Überdeckungen 8.2 alle in dem zweiten Kontaktblock 2.2 und dem zweiten Passivierungselement 5.2 ausgebildeten Löcher in eine von dem strukturierten Gitter S1 wegweisende Richtung.
4(f) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul gemäß 4(e) mit elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, die als Maskierung ausgebildet sind, und weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.2.
5(a) zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsmodul wie in 2(e), wobei das Verdrahtungsmodul zusätzliche elektrisch isolierende Überdeckungen 8.3 aufweist, die so angeordnet sind, dass sie den zweiten Kontaktblock 2.2 zusammen mit den als Maskierung für die Strukturierung des Gitters 1 ausgebildeten elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1 und den weiteren elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.2 vollständig überdecken.
5(b) zeigt eine Draufsicht auf ein Verdrahtungsmodul wie in 2(f) mit zusätzliche elektrisch isolierende Überdeckungen 8.3, wobei das zweite Kontaktelement 3.2 mittels der elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, 8.2, 8.3 vollständig bedeckt ist.
Die elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, 8.2, 8.3 werden mittels eines Polymerdruckverfahrens auf den zweiten Kontaktblock 2.2 aufgebracht. In einer alternativen Ausführungsvariante werden die elektrisch isolierenden Überdeckungen 8.1, 8.2, 8.3 mittels lithographischer Strukturierung auf den zweiten Kontaktblock 2.2 aufgebracht.
6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verdrahtungsbauelement mit einem ersten Verdrahtungsmodul VM1, einem zweiten Verdrahtungsmodul VM2 und einem weiteren elektrischen Kontaktelement 9. Das erste Verdrahtungsmodul VM1 entspricht der in 2(e) gezeigten Ausführungsvariante, ohne Substrat 7 und ohne Trennschicht T. Das zweite Verdrahtungsmodul VM2 entspricht der in 5(a) gezeigten Ausführungsvariante ohne Substrat 7 und ohne Trennschicht T. Das erste Verdrahtungsmodul VM1 und das zweite Verdrahtungsmodul VM2 sind zur Ausbildung eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks mittels des weiteren elektrischen Kontaktelements 9 elektrisch leitfähig verbunden. Dabei ist mittels des weiteren elektrischen Kontaktelements 9 auch der zweite Kontaktblock 2.2 des ersten Verdrahtungsmoduls VM1 mit dem ersten Kontaktblock 2.1 des zweiten Verdrahtungsmoduls VM2 elektrisch leitfähig verbunden. Das weitere elektrische Kontaktelement 9 ist zur Ausbildung eines Hybridverbunds mit einem Polymer bzw. Polymerkleber gebildet. Das in 6 gezeigte Verdrahtungsbauelement umfasst mehrere erste und zweite Verdrahtungsmodule und mehrere weitere elektrische Kontaktelemente, die jeweils zur Ausbildung einer stoffschlüssigen und/oder elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen zwei Verdrahtungsmodulen angeordnet sind.
Zur Herstellung des Verdrahtungsbauelements in 6 werden zunächst die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des ersten Verdrahtungsmoduls VM1 und des zweiten Verdrahtungsmoduls VM2 wie weiter oben beschrieben durchgeführt.
Zwischen dem ersten Verdrahtungsmodul VM1 und dem zweiten Verdrahtungsmodul VM2 wird zur Ausbildung eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks ein weiteres elektrisches Kontaktelement 9 ausgebildet. Das weitere elektrische Kontaktelement 9 wird dabei so angeordnet, dass der zweite Kontaktblock 2.2 des ersten Verdrahtungsmoduls VM1 mit dem ersten Kontaktblock 2.1 des zweiten Verdrahtungsmoduls VM2 elektrisch leitfähig verbunden wird. Das weitere elektrische Kontaktelement 9 wird mittels eines Lötprozesses ausgebildet.
Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.

Claims

Verdrahtungshalbzeug umfassend ein Gitter (1), mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1), mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2), mindestens ein erstes elektrisches Kontaktelement (3.1) und/oder mindestens ein zweites elektrisches Kontaktelement (3.2), wobei der mindestens eine erste Kontaktblock (2.1) und der mindestens eine zweite Kontaktblock (2.2) flächig und elektrisch leitfähig ausgebildet sind und das Gitter (1) mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien gebildet ist und das Gitter (1) zwischen dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) angeordnet ist und das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement (3.1) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und/oder das mindestens eine zweite Kontaktelement (3.2) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) angeordnet ist und in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mindestens ein Loch (4) ausgebildet ist, das eine selektive Strukturierung des Gitters (1) gemäß eines vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ermöglicht.
Verdrahtungshalbzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (1) als zweidimensionales Bravais-Gitter ausgebildet ist und/oder jede Leiterbahn (1.1, 1.2) als Gitterlinie mit jeder anderen Leiterbahn (1.1, 1.2) als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden ist und/oder an jedem Gitterpunkt (1.3) Auslassungen (1.6) so angeordnet sind, dass keine Leiterbahn (1.1, 1.2) als Gitterlinie mit einer anderen Leiterbahn (1.1, 1.2) als Gitterlinie elektrisch leitfähig verbunden ist.
Verdrahtungshalbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement (3.1) und/oder das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement (3.2) jeweils als Underbump-Metallisierung (UBM) ausgebildet sind und/oder an jeweils gegenüberliegenden Oberflächen des Gitters (1) und an unterschiedlichen Gitterpunkten (1.3) angeordnet sind.
Verdrahtungshalbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mehrere Löcher (4) periodisch nebeneinander und jeweils zu den Gitterpunkten (1.3) korrespondierend angeordnet sind.
Verdrahtungshalbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Kontaktblöcke (2.1) und/oder mehrere zweite Kontaktblöcke (2.2) jeweils in einer Ebene periodisch nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.
Verdrahtungshalbzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) ein erstes Passivierungselement (5.1) angeordnet ist und/oder zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) ein zweites Passivierungselement (5.2) angeordnet ist, wobei in dem zweiten Passivierungselement (5.2) mindestens ein weiteres Loch (6) ausgebildet ist, das zu dem mindestens einen in dem zweiten Kontaktblock (2.2) ausgebildeten Loch (4) und/oder zu mindestens einem Gitterpunkt (1.3) korrespondierend angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungshalbzeugs, bei dem auf der Oberfläche eines Substrats (7) eine erste Schicht (L1) mit mindestens einem ersten Kontaktblock (2.1) gebildet wird und auf der von dem Substrat (7) abgewandten Oberfläche der ersten Schicht (L1) eine zweite Schicht (L2) mit einem Gitter (1) und mindestens einem ersten elektrischen Kontaktelement (3.1) und/oder mindestens einem zweiten elektrischen Kontaktelement (3.2) gebildet wird und auf der von dem Substrat (7) abgewandten Oberfläche der zweiten Schicht (L2) eine dritte Schicht (L3) mit mindestens einem zweiten Kontaktblock (2.2) gebildet wird, wobei das Gitter (1) mit einer periodischen Anordnung von elektrischen Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien gebildet wird und das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement (3.1) als elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und/oder das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement (3.2) als elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Gitter (1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) ausgebildet wird und in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mindestens ein Loch (4) ausgebildet wird, das eine selektive Strukturierung des Gitters (1) gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ermöglicht.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (L1), die zweite Schicht (L2) und/oder die dritte Schicht (L3) mittels Dünnschichttechnologie aufgebracht werden/wird und/oder vor Aufbringen der zweiten Schicht (L2) in der ersten Schicht (L1) ein erstes Passivierungselement (5.1) ausgebildet wird und/oder vor Aufbringen der dritten Schicht (L3) in der zweiten Schicht (L2) ein zweites Passivierungselement (5.2) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Loch (4) in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mittels eines werkstoffabtragenden Prozesses und/oder mittels einer Maskierung ausgebildet wird und/oder nach Ausbildung der ersten Schicht (L1), der zweiten Schicht (L2) oder der dritten Schicht (L3) das Substrat (7) entfernt wird.
Verdrahtungsmodul umfassend ein strukturiertes Gitter (S1), mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1), mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2), mindestens ein erstes elektrisches Kontaktelement (3.1), mindestens ein zweites elektrisches Kontaktelement (3.2), wobei der mindestens eine erste Kontaktblock (2.1) und der mindestens eine zweite Kontaktblock (2.2) flächig und elektrisch leitfähig ausgebildet sind und das strukturierte Gitter (S1) mit elektrischen Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien gebildet ist, die an ausgewählten Gitterpunkten (1.3) gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) elektrisch miteinander verbunden sind und das mindestens eine erste elektrische Kontaktelement (3.1) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem strukturierten Gitter (S1) und dem mindestens einen ersten Kontaktblock (2.1) und das mindestens eine zweite elektrische Kontaktelement (3.2) zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem strukturierten Gitter (S1) und dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) angeordnet ist und in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) mindestens ein Loch (4) ausgebildet ist, das durch eine elektrisch isolierende Überdeckung (8.1, 8.2, 8.3) als Maskierung und/oder Passivierung in eine von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisende Richtung verschlossen ist.
Verdrahtungsmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Überdeckung (8.1, 8.2) mit einem Polymer lokal auf einer von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisenden Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks (2.2) im Bereich des mindestens einen Lochs (4) ausgebildet ist und/oder in mindestens einem zweiten Kontaktblock (2.2) mehrere Löcher (4) zu Gitterpunkten (1.3) des strukturierten Gitters (S1) korrespondierend ausgebildet sind, wobei jedes Loch (4) jeweils durch eine elektrisch isolierende Überdeckung (8.1, 8.2) in eine von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisende Richtung verschlossen ist und/oder die elektrisch isolierenden Überdeckungen (8.1, 8.2) auf einer von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisenden Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks (2.2) voneinander beabstandet angeordnet sind und/oder die von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisende Oberfläche mindestens eines zweiten Kontaktblocks (2.2) mittels mehrerer elektrisch isolierender Überdeckungen (8.1, 8.2, 8.3) vollständig bedeckt ist.
Verdrahtungsmodul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Gitter (S1) an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ausgewählten Gitterpunkt (1.3) eine Unterbrechung (1.4) aufweist, sodass die elektrische Verbindung zwischen zwei Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien an dem mindestens einen ausgewählten Gitterpunkt (1.3) unterbrochen ist und/oder das strukturierte Gitter (S1) an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ausgewählten Gitterpunkt (1.3) mindestens ein elektrisch leitfähiges Füllelement (1.5) aufweist, sodass mindestens zwei Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien an dem mindestens einen ausgewählten Gitterpunkt (1.3) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsmoduls, bei dem die Schritte zur Herstellung eines Verdrahtungshalbzeugs gemäß Anspruch 7, 8 oder 9 durchgeführt werden und durch das mindestens eine in dem mindestens einen zweiten Kontaktblock (2.2) ausgebildete Loch (4) eine Strukturierung des Gitters (1) mittels eines additiven und/oder werkstoffabtragenden Prozesses gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ausgebildet wird und das mindestens eine Loch (4) durch mindestens eine elektrisch isolierende Überdeckung (8.1, 8.2) als Maskierung und/oder Passivierung, die lokal auf die von dem strukturierten Gitter (S1) wegweisende Oberfläche des mindestens einen zweiten Kontaktblocks (2.2) aufgebracht wird, verschlossen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (1) strukturiert wird, in dem an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2D-Net) ausgewählten Gitterpunkt (1.3) mittels eines werkstoffabtragenden Prozesses mindestens eine Unterbrechung (1.4) so eingebracht wird, dass die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen mindestens zwei Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien an dem ausgewählten Gitterpunkt (1.3) unterbrochen wird und/oder das Gitter (1) strukturiert wird, in dem an mindestens einem gemäß des vorgegebenen zweidimensionalen elektrischen Netzwerks (2DNet) ausgewählten Gitterpunkt (1.3) mittels eines additiven Prozesses mindestens ein elektrisch leitfähiges Füllelement (1.5) so eingebracht wird, dass mindestens zwei Leiterbahnen (1.1, 1.2) als Gitterlinien an dem ausgewählten Gitterpunkt (1.3) elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der werkstoffabtragende Prozess ein Laserabblationsprozess oder ein Ätzprozess ist und/oder der additive Prozess ein Lötprozess oder ein galvanischer Abscheidungsprozess ist.
Verdrahtungsbauelement umfassend zumindest ein erstes Verdrahtungsmodul (VM1) und ein zweites Verdrahtungsmodul (VM2) gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, wobei das erste Verdrahtungsmodul (VM1) und das zweite Verdrahtungsmodul (VM2) zur Ausbildung eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks mittels mindestens eines weiteren elektrischen Kontaktelements (9) stoffschlüssig verbunden sind, wobei mittels des mindestens einen weiteren elektrischen Kontaktelements (9) mindestens ein zweiter Kontaktblock (2.2) des ersten Verdrahtungsmoduls (VM1) mit mindestens einem ersten Kontaktblock (2.1) des zweiten Verdrahtungsmoduls (VM2) elektrisch leitfähig verbunden ist.
Verdrahtungsbauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere elektrische Kontaktelement (9) als Hybridverbund mit einem Metall und einem Polymer gebildet ist und/oder das vorgegebene zweidimensionale Netzwerk (2DNet) zumindest einen Teil des vorgegebenen dreidimensionalen Netzwerks bildet.
Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsbauelements, bei dem mit dem Verfahren zur Herstellung eines Verdrahtungsmoduls gemäß Anspruch 13, 14 oder 15 ein erstes Verdrahtungsmodul (VM1) und ein zweites Verdrahtungsmodul (VM2) hergestellt werden und zwischen dem ersten Verdrahtungsmodul (VM1) und dem zweiten Verdrahtungsmodul (VM2) zur Ausbildung eines vorgegebenen dreidimensionalen elektrischen Netzwerks mindestens ein weiteres elektrisches Kontaktelement (9) ausgebildet wird, wobei das mindestens eine weitere elektrische Kontaktelement (9) so angeordnet wird, dass mindestens ein zweiter Kontaktblock (2.2) des ersten Verdrahtungsmoduls (VM1) mit mindestens einem ersten Kontaktblock (2.1) des zweiten Verdrahtungsmoduls (VM2) elektrisch leitfähig verbunden wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere elektrische Kontaktelement (9) mittels eines Lötprozesses und/oder mittels eines Umschmelzprozesses ausgebildet wird.