DE102022123306A1 - Method for producing a curved circuit carrier and curved circuit carriers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekrümmten elektronischen Schaltungsträgers (1) und einen gekrümmten Schaltungsträger, insbesondere eine Ultraschall-Sensoreinrichtung bzw. einen Ultraschallkatheter, wobei der Schaltungsträger (1) ein Substrat (2) mit Leitungsbahnen (3) umfasst, welche zu einer Oberseite des Substrats (2) frei liegende Substrat Pads (4) aufweisen. Um eine besonders einfache Herstellung und zugleich eine exakte Positionierung und Orientierung der auf dem gekrümmten Schaltungsträger angeordneten elektronischen Bauelemente zu ermöglichen, wird auf einer Unterseite des Substrats (2) eine verstärkende Lage (5) befestigt, mindestens ein Schlitz (6a; 6b) in die verstärkende Lage (5) eingebracht und das Substrat (2) entlang des Schlitzes (6a; 6b) gekrümmt.The invention relates to a method for producing a curved electronic circuit carrier (1) and a curved circuit carrier, in particular an ultrasound sensor device or an ultrasound catheter, wherein the circuit carrier (1) comprises a substrate (2) with conductor tracks (3) which form a The top of the substrate (2) has exposed substrate pads (4). In order to enable particularly simple production and at the same time precise positioning and orientation of the electronic components arranged on the curved circuit carrier, a reinforcing layer (5) is attached to an underside of the substrate (2), at least one slot (6a; 6b) in which reinforcing layer (5) is introduced and the substrate (2) is curved along the slot (6a; 6b).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekrümmten elektronischen Schaltungsträgers, insbesondere für eine Ultraschall-Sensoreinrichtung bzw. einen Ultraschallkatheter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen gekrümmten elektronischen Schaltungsträger.The invention relates to a method for producing a curved electronic circuit carrier, in particular for an ultrasound sensor device or an ultrasound catheter, according to the preamble of
Durch Benutzung sind gekrümmte elektronische Schaltungsträger bekannt, welche ein Substrat mit Leitungsbahnen umfassen. Die Leitungsbahnen weisen zu einer Oberseite des Substrats freiliegende Kontaktstellen auf, welche mit elektronischen Bauelementen elektrisch leitend verbunden sind. Durch die Krümmung des elektronischen Schaltungsträgers können die elektronischen Bauelemente jeweils in einem Winkel zueinander und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet werden.Curved electronic circuit carriers are known through use, which comprise a substrate with conductor tracks. The conductor tracks have exposed contact points on an upper side of the substrate, which are electrically conductively connected to electronic components. Due to the curvature of the electronic circuit carrier, the electronic components can each be arranged at an angle to one another and spaced apart from one another in the circumferential direction.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines gekrümmten elektronischen Schaltungsträgers zu bilden, welches eine besonders einfache Herstellung und zugleich eine exakte Positionierung und Orientierung der darauf angeordneten elektronischen Bauelemente wie Ultraschall-Sensoren ermöglicht.The object of the invention is to provide a method for producing a curved electronic circuit carrier, which enables particularly simple production and at the same time precise positioning and orientation of the electronic components arranged thereon, such as ultrasonic sensors.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf eine Unterseite des Substrats eine verstärkende Lage befestigt wird, mindestens ein Schlitz in die verstärkende Lage eingebracht wird und das Substrat entlang des Schlitzes gekrümmt wird. Durch die Ausgestaltung des Schlitzes kann die Krümmungsachse und der Winkel exakt vorgegeben werden, so dass auch nach der Krümmung die elektronischen Bauelemente auf dem gekrümmten Schaltungsträger eine definierte gegenseitige Position und Orientierung aufweisen.This object is achieved in that a reinforcing layer is attached to an underside of the substrate, at least one slot is made in the reinforcing layer and the substrate is curved along the slot. Due to the design of the slot, the axis of curvature and the angle can be specified exactly, so that even after the curvature, the electronic components on the curved circuit carrier have a defined mutual position and orientation.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Substrat derart gekrümmt werden, dass die einander gegenüberliegenden Wände des Schlitzes aneinander anliegen. Da der Zwischenwinkel der gegenüberliegenden Wände bei der Herstellung des Schlitzes exakt eingestellt werden kann, ist auch der Winkel der Krümmung bei einer Krümmung bis zur gegenseitigen Anlage der gegenüberliegenden Wände des Schlitzes exakt vorgegeben und einfach reproduzierbar.In an advantageous embodiment, the substrate can be curved in such a way that the opposite walls of the slot rest against one another. Since the intermediate angle of the opposite walls can be set exactly when producing the slot, the angle of the curvature in the event of a curvature until the opposite walls of the slot rest against each other is also precisely specified and easily reproducible.
Der mindestens eine Schlitz kann vorteilhaft einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt, insbesondere einen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes, aufweisen. Hierdurch wird eine verhältnismäßig große gegenseitige Anlagefläche der gegenüberliegenden Wände des Schlitzes nach der Krümmung des Schaltungsträgers ermöglicht. Durch die große Anlagefläche wird eine elastische Verformung im gekrümmten Zustand aufgrund der geringen Flächenpressung verhindert, was ebenfalls eine exakte gegenseitige Positionierung und Orientierung von elektronischen Bauelementen auf dem Schaltungsträger unterstützt. Für den Fall, dass die einander gegenüberliegenden Wände des Schlitzes nach der Krümmung des elektronischen Schaltungsträgers miteinander verklebt werden, sind die Klebekräfte aufgrund der großen Kontaktflächen ebenfalls verhältnismäßig groß.The at least one slot can advantageously have a triangular or trapezoidal cross-section, in particular a cross-section in the form of an isosceles trapezoid. This enables a relatively large mutual contact surface of the opposite walls of the slot after the curvature of the circuit carrier. The large contact surface prevents elastic deformation in the curved state due to the low surface pressure, which also supports precise mutual positioning and orientation of electronic components on the circuit carrier. In the event that the opposite walls of the slot are glued together after the electronic circuit carrier has been curved, the adhesive forces are also relatively large due to the large contact surfaces.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können mehrere, insbesondere parallele, Schlitze in das Substrat eingebracht werden. Jeder Schlitz ermöglicht die Krümmung um eine separate Dreh-/Krümmungsachse, so dass hierdurch ein beliebiger Verlauf der Krümmung des elektronischen Schaltungsträgers eingestellt werden kann. Durch mehrere parallele, gleichmäßig beabstandete Schlitze kann beispielsweise im Querschnitt eine teilkreis- oder kreisförmige Krümmung entsprechend einem Zylindermantel bzw. zylinderförmig hergestellt werden. Für den Fall, dass der Verlauf der Schlitze einen Winkel zueinander aufweist, kann der elektronische Schaltungsträger beispielsweise auch in Form eines Konus gekrümmt werden.In a particularly advantageous embodiment, several, in particular parallel, slots can be made in the substrate. Each slot enables curvature around a separate axis of rotation/curvature, so that any desired course of the curvature of the electronic circuit carrier can be set. By means of several parallel, evenly spaced slots, a part-circle or circular curvature can be produced in cross section corresponding to a cylinder jacket or cylindrical. In the event that the course of the slots has an angle to one another, the electronic circuit carrier can also be curved, for example, in the form of a cone.
Vorzugsweise wird der Winkel β zwischen einander gegenüberliegenden Wänden eines Schlitzes (Zwischenwinkel) gewählt in Abhängigkeit von der Anzahl a der Schlitze und dem Winkelbereich γ, welchen der gekrümmte Schaltungsträger aufweisen/überspannen soll, wobei für das Verhältnis die Formel für den Zwischenwinkel sein kann: β = γ / a. Dies gilt vorzugsweise bei parallelen Schlitzen. Werden beispielsweise zehn parallele Schlitze in einem elektronischen Schaltungsträger vorgesehen, welche vorzugsweise den gleichen Abstand zueinander aufweisen, kann eine geschlossene zylindermantelartige Form des gekrümmten elektronischen Schaltungsträgers, welche einem Winkelbereich γ = 360° entspricht, erreicht werden, wenn für den Zwischenwinkel eines jeden Schlitzes gilt β = 360° / 10 = 36°. Mit der genannten Formel können auch die Zwischenwinkel für andere Krümmungen und/oder Winkelbereiche ermittelt werden.The angle β between opposing walls of a slot (intermediate angle) is preferably selected depending on the number a of slots and the angular range γ which the curved circuit carrier should have/spann, whereby the formula for the intermediate angle can be: β =γ/a. This applies preferably to parallel slots. If, for example, ten parallel slots are provided in an electronic circuit carrier, which are preferably at the same distance from one another, a closed cylinder jacket-like shape of the curved electronic circuit carrier, which corresponds to an angular range γ = 360 °, can be achieved if β applies to the intermediate angle of each slot = 360° / 10 = 36°. The formula mentioned can also be used to determine the intermediate angles for other curvatures and/or angular ranges.
Besonders bevorzugt können die Schlitze über ein Sägeblatt, insbesondere ein Kreissägeblatt, oder eine Schleifscheibe in der verstärkenden Lage und/oder dem Substrat gefertigt werden. Das Sägeblatt bzw. die Schleifscheibe weist dabei vorteilhaft an dem Außenumfang eine Schneide oder einen Schleifkörper mit einem dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf, insbesondere mit einem Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes, welcher der Kontur des zu fertigenden Schlitzes entspricht. Hierdurch können besonders einfach und wiederholgenau Schlitze mit den gewünschten Zwischenwinkeln hergestellt werden. Die im Querschnitt in einem Winkel zueinander angeordneten Seitenflächen der Schneide bzw. der Schleifscheibe weisen dabei besonders bevorzugt einen Zwischenwinkel δ auf, welcher dem Zwischenwinkel β des Schlitzes bzw. der Schlitze entspricht.Particularly preferably, the slots can be made in the reinforcing layer and/or the substrate using a saw blade, in particular a circular saw blade, or a grinding wheel. The saw blade or the grinding wheel advantageously has a cutting edge or a grinding body on the outer circumference with a triangular or trapezoidal cross-section, in particular with a cross-section in the form of an isosceles trapezoid, which corresponds to the contour of the slot to be produced. This makes it possible to produce slots with the desired intermediate angles particularly easily and with repeatable accuracy. The side surfaces, which are arranged at an angle to one another in cross section The cutting edge or grinding wheel particularly preferably has an intermediate angle δ, which corresponds to the intermediate angle β of the slot or slots.
Auf der Oberseite des Substrats können mehrere elektronische Bauelemente bzw. Halbleiterbauelemente, insbesondere als Flip-Chips mittels Flip-Chip-Montage oder als Halbleiterchips mit Oberseitenkontakten, angeordnet und über die Kontaktstellen mit den Leitungsbahnen verbunden werden. Die Montage der Halbleiterbauelemente, bei welchen es sich insbesondere um Ultraschall erzeugende Strukturen bzw. Ultraschall-Sensoren handeln kann, kann vor oder nach der Aufbringung der verstärkenden Lage auf der Unterseite des Substrats bzw. der Einbringung des mindestens einen Schlitzes erfolgen.On the top side of the substrate, several electronic components or semiconductor components, in particular as flip chips using flip chip assembly or as semiconductor chips with top contacts, can be arranged and connected to the conductor tracks via the contact points. The assembly of the semiconductor components, which can in particular be ultrasound-generating structures or ultrasound sensors, can take place before or after the application of the reinforcing layer to the underside of the substrate or the introduction of the at least one slot.
Um eine exakte Positionierung der Halbleiterbauelemente zu ermöglichen, können die Halbleiterbauelemente in Form einer Matrix, insbesondere in einem Rechtecksmuster, auf dem Substrat angeordnet werden.In order to enable precise positioning of the semiconductor components, the semiconductor components can be arranged on the substrate in the form of a matrix, in particular in a rectangular pattern.
Des Weiteren können die elektronischen Bauelemente bzw. Halbleiterbauelemente auf der Oberseite des Substrats mit einer Schicht unterfüllt und/oder abgedeckt werden. Bei der Schicht kann es sich beispielsweise um ein aushärtbares Harz oder einen anderen Kunststoff handeln. Anschließend können Schlitze beispielsweise mittels eines Sägeprozesses in die elektronischen Bauelemente bzw. die Halbleiterbauelemente und ggf. auch in die Schicht sowie ggf. teilweise auch in das Substrat auf der Oberseite eingebracht werden, wobei die Schlitze in den elektronischen Bauelementen bzw. Halbleiterbauelementen vorzugsweise gegenüberliegend zu den Schlitzen in der verstärkenden Lage positioniert sind. Im Querschnitt durch den Schaltungsträger können dabei jeweils die (Symmetrie-) Achsen eines Schlitzes in der verstärkenden Lage auf der Unterseite des Substrats und des gegenüberliegenden Schlitzes auf der Oberseite des Substrats fluchtend zueinander positioniert sein. Hierdurch wird eine besonders hohe Flexibilität und damit eine einfache Krümmung des elektronischen Schaltungsträgers ermöglicht.Furthermore, the electronic components or semiconductor components on the top side of the substrate can be underfilled and/or covered with a layer. The layer can be, for example, a curable resin or another plastic. Slots can then be made in the electronic components or the semiconductor components and possibly also in the layer and possibly also partially in the substrate on the top side, for example by means of a sawing process, the slots in the electronic components or semiconductor components preferably being opposite to the Slots are positioned in the reinforcing layer. In the cross section through the circuit carrier, the (symmetry) axes of a slot in the reinforcing layer on the underside of the substrate and of the opposite slot on the top of the substrate can be positioned aligned with one another. This enables a particularly high level of flexibility and thus easy curvature of the electronic circuit carrier.
Für eine besonders präzise Positionierung elektronischen Bauelemente bzw. der Halbleiterbauelemente auf der Oberseite des Substrats sowie der Schlitze auf der Ober- und Unterseite des Substrats können in dem Substrat mindestens zwei Referenzmarken vorgesehen werden, welche vorzugsweise sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite des Substrats erkennbar sind. Die Anordnung der Halbleiterbauelemente und der Schlitze auf der Ober- und Unterseite des Substrats können hierbei in Abhängigkeit von den Referenzmarken erfolgen, wodurch die Positionierung erleichtert wird.For particularly precise positioning of electronic components or semiconductor components on the top side of the substrate and of the slots on the top and bottom sides of the substrate, at least two reference marks can be provided in the substrate, which preferably come from both the top side and the bottom side of the substrate are recognizable. The arrangement of the semiconductor components and the slots on the top and bottom of the substrate can be done depending on the reference marks, which makes positioning easier.
Des Weiteren wird auch ein gekrümmter elektronischer Schaltungsträger, insbesondere eine Ultraschall-Sensoreinrichtung bzw. ein Ultraschallkatheter, mit einem Leitungsbahnen umfassenden Substrat beansprucht, wobei die Leitungsbahnen zu einer Oberseite des Substrats freiliegende Substrat Pads / Kontaktstellen aufweisen. Der Schaltungsträger ist entlang von mehreren Schlitzen in einer verstärkenden Lage an der Unterseite des Substrats und ggf. in der Unterseite gekrümmt.Furthermore, a curved electronic circuit carrier, in particular an ultrasound sensor device or an ultrasound catheter, is also claimed with a substrate comprising conductor tracks, the conductor tracks having exposed substrate pads/contact points on an upper side of the substrate. The circuit carrier is curved along several slots in a reinforcing layer on the underside of the substrate and possibly in the underside.
Bei dem gekrümmten elektronischen Schaltungsträger liegen die gegenüberliegenden Wände jedes Schlitzes vorzugsweise aneinander an, wodurch sich eine exakte gegenseitige Positionierung der verschiedenen Abschnitte des Schaltungsträgers ergibt. Zudem kann im Querschnitt auf der Oberseite des Substrats zwischen zwei Schlitzen vorteilhaft jeweils eine Ultraschall erzeugende Struktur bzw. ein Ultraschall-Sensor oder ggf. auch mehrere Ultraschall-Sensoren vorgesehen sein, was eine besonders kompakte Bauform zur Folge hat.In the curved electronic circuit carrier, the opposing walls of each slot preferably abut one another, resulting in precise mutual positioning of the various sections of the circuit carrier. In addition, an ultrasound-generating structure or an ultrasound sensor or possibly several ultrasound sensors can advantageously be provided in the cross section on the top side of the substrate between two slots, which results in a particularly compact design.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Schaltungsträgers in einem ersten Herstellungsschritt; -
2 einen Querschnitt durch den Teil eines Schaltungsträgers von1 in einem zweiten Herstellungsschritt; -
3a -c eine Draufsicht, einen Querschnitt und eine Unteransicht auf den Schaltungsträger von2 ; -
4a eine erste Ausführungsform eines gekrümmten Schaltungsträgers; -
4b eine zweite Ausführungsform eines gekrümmten Schaltungsträgers und -
5 eine perspektivische Darstellung des gekrümmten Schaltungsträgers von4a .
-
1 a cross section through a part of a circuit carrier in a first manufacturing step; -
2 a cross section through the part of acircuit carrier 1 in a second manufacturing step; -
3a -c a top view, a cross section and a bottom view of the circuit board of2 ; -
4a a first embodiment of a curved circuit carrier; -
4b a second embodiment of a curved circuit carrier and -
5 a perspective view of the curved circuit carrier from4a .
In
Auf einer Unterseite des Substrat 2 wurde in einem nicht gezeigten vorhergehenden Herstellungsschritt eine verstärkende Lage 5 befestigt/laminiert, wobei die verstärkende Lage 5 ebenfalls vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet ist.On an underside of the
In dem in
Wie den
Die Herstellung der Schlitze 6a, 6b erfolgt vorzugsweise über ein hier schematisch im Teilschnitt dargestelltes Sägeblatt 7 beispielhaft in Form eine Kreissägeblatts. Das Sägeblatt 7 weist angrenzend an den Außenumfang eine Schneide 8 mit einem Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes auf, wobei die in einem Winkel zueinander angeordneten Seitenflächen der Schneide 8 einen Zwischenwinkel δ aufweisen, welcher einem Zwischenwinkel β zwischen einander gegenüberliegenden Wänden 9a, 9b des Schlitzes 6a entspricht. Durch die Auswahl eines Sägeblatts 7 mit einer entsprechend ausgebildeten Schneide 8 können besonders einfach und präzise Schlitze 6a, 6b mit den entsprechenden Abmessungen gefertigt werden. In einer nicht gezeigten Ausführungsform können mehrere Sägeblätter vorgesehen sein, welche gleichzeitig relativ zu dem Schaltungsträger 1 bewegt werden und hierbei die Schlitze 6a, 6b durch spanabhebende Bearbeitung bilden.The
In
In den
In
In
In
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 1, 1', 1''1, 1', 1''
- SchaltungsträgerCircuit carrier
- 22
- SubstratSubstrate
- 33
- Leitungsbahnpathway
- 44
- Substrat PadSubstrate pad
- 55
- verstärkende Lagereinforcing position
- 6a, 6b6a, 6b
-
Schlitze in verstärkender Lage 5Slots in reinforcing
layer 5 - 77
- Sägeblattsaw blade
- 88th
- SchneideCut
- 9a, 9b9a, 9b
-
Wände des Schlitzes 6aWalls of the
slot 6a - 1010
- KontaktstellenContact points
- 1111
- Elektronisches BauelementElectronic component
- 12a, 12b12a, 12b
-
Schlitze in elektronischen Bauelementen 11Slots in
electronic components 11 - 13a, 13b, 13c, 13a', 13b'13a, 13b, 13c, 13a', 13b'
- Abschnitte des Schaltungsträgers 1', 1''Sections of the circuit carrier 1', 1''
- 14a, 14b, 14c14a, 14b, 14c
- ReferenzmarkenReference marks
- 1515
- Schichtlayer
- ββ
-
Zwischenwinkel der Schlitze 6a, 6bIntermediate angle of the
6a, 6bslots - δδ
-
Zwischenwinkel der Schneide 8Intermediate angle of the
cutting edge 8 - γγ
- WinkelbereichAngle range
- aa
- Anzahl Schlitze in UmfangsrichtungNumber of slots in the circumferential direction
Claims (15)
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DE102006004321A1 (en) | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Häusermann GmbH | Bendable circuit board with additional functional element and notch milling and manufacturing process and application |
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