DE19633449A1

DE19633449A1 - Räumliche Gitternetzstruktur aus Funktionselementen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19633449A1
Application number: DE1996133449
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Roehrs; Rumen Dr Ing Deltschew; Pavlin Sabev
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-02-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein räumliches System von Elementen, die an definierten Stellen miteinander in der Form eines Gitters verbunden sind und ein Verfahren zum Herstellen dieses Gittersystems gemäß der entsprechenden, unabhängigen Patentansprüche.

In der Elektronik und in der Kommunikationstechnik wird zunehmend Signalverarbeitung im MHz- und GHz-Bereich angestrebt, wozu Isolationsmaterialien für die mehrlagigen Verdrah tungsträger bzw. mehrlagigen Leiterplatten mit möglichst guten dielektrischen Eigenschaften be nötigt werden. Die in Frage kommenden Isolationsmaterialien für mehrlagige Leiterplatten bilden eine komplexe bauliche Einheit mit der Leitungsstruktur und bestimmen somit ein unveränderli ches elektrisches Verhalten der Verdrahtungseinheit. Von Nachteil sind die dielektrischen Eigen schaften der Isolationsmaterialien, die im allgemeinen das mehrfache der Dielektrizitätskonstante von Luft aufweisen. In manchen Anwendungen ist es sinnvoll, Bereiche des Verbindungssystems mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften (elektrische, thermische usw.) zu haben und diese in der Zeit verändern zu können. Darüber hinaus ist es aus Kostenüberlegungen nicht unbe dingt notwendig als Isolationsmaterialien hochwertige Polymere überall auf dem Verbindungssy stem einzusetzen.

Der Zusammenbau eines Verbindungssystems aus freiliegenden Funktionselementen mit bisher bekannten Verfahren ist technisch recht aufwendig, wenn die Leitungsschienen eine Breite von weniger als 0,3 mm aufweisen und mehr als 3 Verdrahtungsebenen vorkommen. Einerseits erfor dert ein aufbauendes Prinzip mit form-/kraftschlüssigen Verbindungen (Schrauben, Nieten, Klemmen usw.) eine ausgesprochene Präzision nicht nur bei der Montage, sondern auch bei der Fertigung der Systemkomponenten, anderseits ergeben sich bei den stoffschlüssigen Verbindun gen (Kleben, Schweißen, usw.) Positionierungs- und Stabilitätsprobleme, wobei in beiden Fällen die Toleranzen bei der Fertigung schwer einzuhalten sind. Darüberhinaus sind die Kosten eines solchen Verbindungssystems und die Kosten von Werkzeugen mit der erforderlichen Genauigkeit sehr hoch.

Den mechanischen Prinzipien z. B. Fräsen, Bohren, mit denen aus einer strukturellen Gemeinsam keit das Isolationsmaterial bis auf die definierten Stützstellen zu entfernen ist, sind wiederum Grenzen gesetzt. Mechanische Werkzeuge mit einem Arbeitsbereich von einigen Zehntel Millime tern sind nicht herstellbar. Vorstellbar ist beim Abtragen von Isolationsmaterial die Anwendung von Lasertechnologien. Beide Varianten zeichnen sich jedoch dadurch aus, daß es sich hier um sequentielle Verfahren handelt, die bei einer komplizierten Struktur an sich langsam und relativ teuer sind.

Aus der EP 0 283 546 ist ein Verfahren zum Herstellen beliebig geformter mikromechanischer Bauteile bekannt, das insbesondere die Herstellung von Durchführungsöffnungen behandelt und das sich beim Plasmaätzen Photoresistmasken bedient.

Aus der US 4,517,050 und WO 93126144 sind Verfahren zur Herstellung von Kontaktstellen be kannt, die durch Unterätzen bei einem Plasmaätzvorgang lokale Öffnungen in der elektrisch isolie rende Schicht herstellen und somit örtlich Teile der Leiterbahnen freilegen. Die beiden Schriften lösen die Aufgabe, auf einem Schaltungsträger nachträgliche Kontaktierungen herzustellen. Unter diesem Aspekt kann auch die Offenlegungsschrift DE 44 27 313 A1 erwähnt werden, wo ein Verfahren zum Herstellen einer teilweise unterätzten Schicht vorgestellt wird.

Aus der WO 92/15408 ist ein determiniertes Mikrosieb bekannt, das Ausnehmungen und Durch gänge aufweist. Hier wird die Aufgabe gelöst, in einer Kunststoffolie Öffnungen herzustellen. Aus dem Dokument geht hervor, daß diese Öffnungen als Durchkontaktierungen in einem flächigen Gebilde (z. B. Leiterplatte) eingesetzt werden können. Die Leiter (Kondukte) sind auf ihrer ganzen Länge baulich mit der Grundplatte oder Unterlage aus Isolierstoff vereinigt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine räumliche Gitternetzstruktur aus Funktionselementen mit ausgesprochen neuen Funktionseigenschaften und Recyclingfähigkeit zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine solche Struktur hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Struktur mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Weiterhin wird die Aufgabe durch Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 14 gelöst. Vor teilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Unter einem räumlichen System von Elementen, die an definierten Stellen verbunden sind, wird eine in sich selbst stabile Gitternetzstruktur verstanden, in der die eigentlichen Funktionselemente mit Verbindungsgliedern (Stützstellen) an den Stellen, wo sich zwei oder mehrere Elemente un terschiedlicher Raumpositionen kreuzen oder überdecken, verbunden sind. Unter Verbindungs gliedern (Stützstellen) wird eine Anhäufung von festen Material an den Kreuzungs- oder Über deckungsstellen verstanden. Dieses Material kann sowohl einkomponentig als auch mehrkompo nentig sein und wird im weiteren als Trägermaterial definiert. Die Stützstellen ergeben sich nach einem selektiven Entfernen von Trägermaterial. Zur Bildung von lokalen Stützstellen werden je dem Funktionselement eine bestimmte Form und Raumposition beim Layoutdesign zugeteilt. Werden die Stützstellen in ihren Abmessungen klein zur Länge des jeweiligen Funktionselements gebildet bspw. in der Größenordnung der Breite des jeweiligen Funktionselementes, so liegen die Funktionselemente gleichsam frei vom Trägermaterial im Raum. In diesem Zusammenhang kön nen die Funktionselemente als luftgelagert angesehen werden, solange die Stützstellen in ihren Abmessungen nicht größer als die halbe Wellenlänge der zu übertragenden elektromagnetischen Schwingung sind.

Die Erfindung, wie in den Patentansprüchen 1 und 14 beschrieben, löst die Aufgabe, eine solche Gitternetzstruktur mit einer räumlichen Anordnung von Elementen aus einer primär definierten Konstellation von Funktionselementen und Trägermaterial auf einfache und schnelle Weise her zustellen, derart, daß das Endprodukt aus Recyclingüberlegungen aber auch aus mechanischen und elektrischen Gesichtspunkten möglichst wenig Trägermaterial enthält, und zwar so wenig wie nötig, um die mechanische Stabilität der Struktur zu gewährleisten.

Die Stützstellen in der Gitternetzstruktur sind in ihrem Volumen klein gegenüber den eigentlichen Funktionselementen zu halten. Die Präzision beim Abtragen des Trägermaterials bis zur Bildung der Stützstellen und die Geschwindigkeit dieses Prozesses hängen vom Abstand zwischen den Elementen ab. Bei der konkreten Anwendung je nach Schwierigkeitsgrad können mehrere Gitter netzstrukturen durch ein nachträgliches Verbinden zu einem komplexeren System miteinander verbunden werden.

Zur Erhaltung der ursprünglichen Anordnung von Funktionselementen muß das Abtragen von Trägermaterial möglichst frei von großen mechanischen Kräften erfolgen. Schließlich muß unab hängig von der Relation der Funktionselemente zueinander die gewünschte Heraustrennung von Trägermaterial bis auf die Stützstellen in jeder beliebigen Konstellation mit der notwendigen Ge nauigkeit erfolgen. Voraussetzung dafür, daß die Gitternetzstruktur nach dem Abtragen des Trä germaterials in sich stabil bleibt, ist eine gewisse Häufigkeit der Überdeckung bzw. Kreuzung von Elementen.

Dies wird folgendermaßen erreicht:
Als Trägermaterial im Sinne dieser Schrift können Folien mit einer Dicke 50 µm in Betracht kommen. Werden diese Folien auf der einen oder anderen Seite mit einem Elementemuster oder einer Schicht, in diesem Falle mit einer Metallschicht versehen oder wird umgekehrt das Träger material auf die vorliegende Metallstruktur aufgebracht, so wird diese Trägerfolie mechanisch stabilisiert und zugleich wird eine einheitliche Haftung in jedem Punkt des Metall-Foli en-Verbundes gewährleistet. Diese Haftfestigkeit ist bereits standardisiert, und unterstützt entschei dend das Zusammenhalten der ursprünglichen Struktur Element-Trägermaterial. Die Elemente werden mit einer Dicke von 1-20 µm und einer Breite von 5-100 µm auf diesen Folien auflami niert, aufgedampft oder aus einer Fläche strukturiert. Somit wird deutlich, daß hier andere Maß stäbe als bei der makroskopischen Aufbautechnik gelten.

Die oben beschriebenen ursprünglichen Folie-Struktur-Systeme können ohne weiteres miteinander laminiert werden, in dem ein ursprüngliches Schichtsystem aus Elementen und Trägermaterial entsteht. Dieses Schichtsystem ist durch die anwendungsspezifische räumliche Anordnung der Elemente charakterisiert.

Eine andere Verfahrensvariante sieht, das Einlegen der Elemente in ihrer ursprünglichen Anord nung in ein plastifiziertes Medium, z. B. in das plastifizierte thermoplastische Trägermaterial vor. Dabei kann die Raumposition der Elemente beliebige Ausrichtung annehmen. Nach einer Aushär tung liegt das ursprüngliche System Elemente-Trägermaterial vor.

Für die Entfernung des Trägermaterials kommen die oben beschriebenen bisher bekannten se quentiellen Trennverfahren nicht in Frage. Die bekannten Naßätzverfahren werden genauso beisei te gelassen, weil die Unterätzung bei diesen in Konflikt mit der angestrebten Präzision kommt. Es wird ein Plasmaätzverfahren favorisiert, das den Anforderungen der Anisotropie der Trennwir kung entspricht. Dabei sind die in und/oder an dem Trägermaterial aufgebrachten Funktionsele mente oder deren Oberfläche so resistent gegenüber der Ätzwirkung, die auf das Trägermaterial gerichtet ist, daß das völlige Abtragen von Trägermaterial ohne Ätzwirkung auf die Funktionse lemente erfolgen kann.

Eine der möglichen Varianten ist eine gezielte doppelseitige Wirkung des Ätzmediums auf das vorgefertigte, primäre Halbzeug aus Trägermaterial und Funktionselementen. Erfolgt die Exposi tion dieses Halbzeuges senkrecht zur Wirkungsrichtung des anisotropen Ätzvorganges, so werden die im Wirkungsfeld liegenden, von einem anderen Funktionselement nicht bedeckten Teile eines jeden Funktionselements frei von Material. Anderseits bleiben Teile des Trägermaterials an den Kreuzungsstellen bzw. Überdeckungsstellen unberührt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt der Einsatz von Metall bei der Anfertigung der Funktionselemente und die Verwendung eines beliebigen thermoplastischen Polymers für das Trä germaterial dazu, daß ein Leitungssystem mit luftgelagerten Leitern entsteht. Das Medium um die Leiter kann aber nicht nur Luft sein. Es bietet sich die Möglichkeit, durch kühlende Medien eine direkte Wärmeabfuhr von jedem einzelnen Leiter zu ermöglichen. So reichen die Einsatzmöglich keiten gemäß der Erfindung an die Supraleitertechnologien heran. Das Medium um die freien Leiter kann folgerichtig nicht nur gasförmiger Natur sein. Möglich ist z. B. auch ein nachträgliches Ausfüllen der Gitternetzstruktur mit Billigpolymeren oder gar ein Recyclat.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht auch in der Recyclingfähigkeit des Produktes, und zwar durch die umweltgerechte Entsorgungsfähigkeit der eingesetzten Stoffe. Grundsätzlich wird eine den Recyclingprozeß prinzipiell unterstützende Anforderung erfüllt, den quantitativen Materialeinsatz zu minimieren. Das neuartige Verbindungssystem, bestehend aus freien Elementen mit gleichartigen Materialeigenschaften und Stützstellen als Ergebnis der Trägermaterialentfer nung ermöglicht es, ein Erzeugnis anzubieten, das in seinem größten Teil aus den Materialien der Funktionselementen besteht und bei dem der Anteil des Trägermaterials gering zur Gesamtmasse gehalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an einer Reihe von Ausführungsbeispielen erläutert. Neben den grundlegenden Prinzipien der Herstellung der Gitternetzstrukturen wird auch auf einige augenfäl lige Vorteile und neuartigen Applikationen näher eingegangen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der räumlichen, in sich selbst stabilen Gitternetzstruktur

Fig. 2, 3 einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens bei der Herstellung der Gitternetzstruk tur

Fig. 4 eine Gitternetzstruktur aus freiliegenden Funktionselementen, die auf einem Trä gersubstrat positioniert werden kann

Fig. 5 eine der Möglichkeiten zur Gestaltung der Gitternetzstruktur

Fig. 6 ein freiliegendes Funktionselement, das durch äußere chemische und/oder physika lische Einwirkung beeinflußbar ist, in diesem Fall mit dem Ziel der Abschirmung mehrfach beschichtbar ist.

Fig. 7 eine Anordnung, in der die Gitternetzstruktur aktiv gekühlt wird

Fig. 8 die Möglichkeiten, durch den freien Zugriff zu den freien Elementen, diese an be liebigen Stellen zu kontaktieren.

Als Beispiel sei ein elektrisches Verbindungssystem angeführt, gebildet durch eine Gitternetzstruk tur, in welcher die eigentlichen Leitungen bis auf die Stützstellen frei von Trägermaterial sind und somit durch Luft (ε_r = 1) als Dielektrikum gekennzeichnet sind. Zum einen erfüllt diese Anord nung die Anforderungen der Recyclingfähigkeit, zum anderen besitzt die Luft die bestmöglichen dielektrischen Eigenschaften. Der freie Platz um die Funktionselemente kann bspw. auch dann wichtig sein, wenn die stabile räumliche Gitternetzstruktur aus Lichtwellenleitern besteht und bspw. ein Zugriff zu den innenliegenden Lagen relevant erscheint oder die Plazierung von zusätz lichen Bauteilen direkt im System von Leitern zu einem späteren Zeitpunkt nach dem Aufbau der gesamten Gitternetzstruktur notwendig ist.

In den Ausführungsbeispielen ist von besonderer Bedeutung, daß über ein System von freiliegen den Funktionselementen sich die Freiheit ergibt, das Medium um die Funktionselemente nach Wirkung, Art, Zustand und Zeit variieren zu können. Die gesamte Baugröße der Gitternetzstruk tur kann bis auf die mikromechanische Ebene reduziert werden, wobei nur ein minimaler Kos ten- und Arbeitsaufwand bei der Herstellung verursacht wird.

Fig. 1 zeigt einen kleinen Ausschnitt aus einer komplexen Gitternetzstruktur. Diese besteht aus Funktionselementen 1 bis 3 unterschiedlicher Art. Hier sind nur einige der möglichen Ausführun gen angegeben, die nach Form, Raumposition und Verlauf anwendungsspezifisch gewählt werden können. Die abgebildeten fünf Stützstellen ergeben sich nach dem gerichteten Trennvorgang aus einem ursprünglichen Trägermaterial an den Stellen, an denen sich z. B. die Elemente 1 und 2 bzw. 1′ und 3 überdecken bzw. kreuzen. Der Verlauf des Funktionselementes 1′ deutet darauf hin, daß Teile von den Elementen oder Elementenden aus der Gesamtheit der Gitternetzstruktur hinaus gehen können.

Betrachtet man ein solches System von Elementen, dann sind die zahlreichen Möglichkeiten zu einem direkten Eingriff in das System kaum zu übersehen. Jedes Funktionselement 1 bis 3 steht frei zur Verfügung für äußere chemische und/oder physikalische Einwirkungen. Aber auch die Stützstellen 4 sind genauso frei für physikalische und/oder chemische Behandlungen. Dabei blei ben die Räume um die Elemente frei für jegliche Medien, die man beliebig einsetzen kann. Her vorzuheben ist, daß das Ganze bis auf einer Microebene betrieben werden kann.

Fig. 2 und 3 zeigen nun zwei beispielhafte Abläufe des Herstellungsverfahrens in den unter schiedlichen Stadien der Herstellung. Das Endprodukt der Verfahrensschritte, die hier nur auf einem kleinen Ausschnitt demonstriert sind, ist eine wie in Patentanspruch 1 beschriebene räumli che, in sich selbst stabile Gitternetzstruktur aus freiliegenden Funktionselementen. Die Abbildun gen sind verständnishalber auf kleine Ausschnitte konzentriert, da im Grunde genommen die be schriebenen Prozesse der Materialentfernung simultan wirken, d. h. gleich für alle Punkte des Sy stems ablaufen.

Fig. 2.1 zeigt zwei Folien als Trägermaterial 5, an denen mittels an sich bekannter Verfahren die Elemente der künftigen Gitternetzstruktur bspw. auflaminiert, geklebt, aus einer Metallschicht durch Naßätzverfahren strukturiert oder auf eine andere Weise aufgebracht worden sind. Die Komplexität der flächigen Strukturen kann für jede einzelne Lage, bezogen auf dem speziellen Anwendungsfall, unterschiedlich sein. Einschränkungen bei dem Layoutentwurf ergeben sich durch die Anforderung, daß jedes Element einer Ebene sich mindestens einmal mit einem anderen Element einer anderen Ebene überdeckt, was im Prinzip bei komplexeren Strukturen leicht oder an sich immer erfüllt werden kann.

Wie bereits schon erwähnt, muß bei der Materialwahl solch eine Kombination von Ele menten- und Trägermaterial getroffen werden, daß die Elemente oder deren Oberfläche dem Ätzmedium gegenüber mehrfach resistenter als der Trägermaterial sind.

Fig. 2.2 zeigt einen Ausschnitt aus dem fertigen Halbzeug, in dem das Trägermaterial eindeutig die primäre Relation der Elemente zueinander fixiert. Das Zusammenbringen der Folienschichten kann beispielsweise durch Laminieren, Verpressen oder ähnliches erfolgen, wobei bei der Nutzung von zusätzlichen Fügematerialien 12 auf die Resistenz gegenüber dem Ätzmediums geachtet wer den muß. In diesem Fall soll sie vergleichbar mit der Resistenz des Trägermaterials sein.

Fig. 2.3 zeigt einen Teil der Gitternetzstruktur, nach dem sie in das Wirkungsfeld der gerichte ten Trennwirkung exponiert worden war. Die Verwendung von Ätzmedien gasförmiger Art wird favorisiert. Insbesondere eignen sich Plasmaätzverfahren für das selektive Trennen vom Träger material. Hingegen werden Naßätzverfahren wegen der großen Unterätzung nur in soweit in Be tracht gezogen, wenn sie eine gerichtete Wirkung aufweisen können. Allenfalls ist die Kombinati on von Naß- und Trockenätzverfahren möglich.

Werden Funktionselemente oder deren Oberfläche aus Metall eingesetzt und ein Trägermaterial aus thermoplastischem Polymer, etwa LCP oder Polyimid, so ist es ohne zusätzliche Masken möglich, zum gewünschten Ergebnis in Fig. 2.3 zu kommen.

Fig. 3.1 zeigt eine andere Alternative bei der Gestaltung der primären Konstellation der Funkti onselemente. In einem plastifizierten thermoplastischen Material 5 oder nicht ausgehärtetem Werkstoff 5 ist es ohne weiteres möglich, die Elemente 1 bis 3 einzubetten, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Form (z. B. Element 1′) und der Verlauf (z. B. Ele ment 2) der Funktionselemente uneingeschränkt, mit einem noch größeren Freiheitsgrad variiert werden kann. Die Randbedingungen zur Resistenz der Elemente oder deren Oberfläche gegenüber dem Ätzmedium sowie die Anforderung, daß die Funktionselemente sich miteinander wegen der Stabilität mindestens ein Mal überdecken bzw. im Raum kreuzen, müssen erfüllt werden.

In einem zusätzlichen Verfahrensschritt wird das gesamte System aus Trägermaterial und Funkti onselementen ausgehärtet, wobei auch die notwendige Haftung zwischen Elementen und Träger material hergestellt wird.

Fig. 3.2 zeigt einen Querschnitt durch die realisierte Gitternetzstruktur. Nach dem Ätzverfahren bleiben die Elemente, die in ihrem größten Teil frei von Trägermaterial 5 sind und die Stützstel len 4 als Restposten des Materials 5 an den Überdeckungsstellen in einem in sich selbst stabilen System bestehen.

Die Form der Stützstellen nach den Verfahrensabläufen laut Fig. 2 und 3 ergibt sich demnach in dem Raum der axonometrischen Projektionen der sich überdeckenden Elemente und kann folge richtig bei dem Layoutdesign beeinflußt werden.

Der absolute Kostenvorteil dieser Technologie entsteht aus dem Verzicht auf Deckfolien oder Masken zur Realisierung der Aufgabenlösung durch ein Plasmaätzverfahren.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel dafür, wie das Handling der Gitternetzstruktur realisiert werden kann. Ein Substratträger 6 übernimmt in diesem Beispiel die mechanische Trägerfunktion. So kann bspw. die Gitternetzstruktur auf den Substratträger durch an sich bekannte Methoden befestigt werden. Man kann auch gezielt Elemente 3 dimensionieren, welche durch die dazugehörigen Stützstellen 4 zur Stabilisierung dienen.

Fig. 5 stellt eine der möglichen Anordnungen der Elementen dar. Das Element 1′′ ist durch sei ne Form charakterisiert. Dem Entwickler von solchen Gitternetzstrukturen ist die Möglichkeit gegeben, die Wirkung des Ätzvorganges durch flächige Elemente 1′′ abzuschirmen. Das ist einer einseitigen selektiven Trennwirkung gleichzustellen. Die Stützstellen 4′ zwischen Elementen 1 und 1′′ haben in diesem Fall eine ausgedehnte Form, entlang der Projektion der Elemente 1 auf das flächige Element 1′′.

Im allgemeinen kann das Element 1′′ beliebige Konturen und Größe aufweisen, bis auf eine Anord nung, bei der die ganze Gitternetzstruktur über einem oder mehreren Elementen 1′′ liegt. Bei so einer Ausführung liegen die Stützstellen 4′ entlang der gesamten Länge der Elemente 1.

Fig. 6 zeigt ein elektrisch leitendes Funktionselement, das durch äußere Einwirkung, z. B. Dünn schichttechnologie, beschichtet ist. Die Innenlage 8 ist ein dielektrisches Material bspw. Polymer, und die Mantelung 7 aus einem leitenden Werkstoff sorgt für die elektromagnetische Abschir mung des Elements 1. Dadurch kann eine vollständige Störsignalabschirmung direkt vor Ort rea lisiert werden.

Fig. 7 gibt eine mögliche Verwirklichung des Konzepts für eine aktive Kühlung der Gitternetz struktur GNS mittels Medium 9 wieder. Die freien Räume um die Gitternetzstruktur ermöglichen eine freie Auswahl der Funktionseigenschaften des Mediums 9. In der Fig. 5 übernimmt das Medium die Kühlung, indem jedes Funktionselement mit elektrisch leitenden Eigenschaften aber auch, je nach Ausführung, jedes Bauelement 10 durch das Fluid 9 umströmt wird.

Die Innenlagen in einem mehrlagigen Verbindungssystem werden genauso gut wie die Außenlagen einer Wärmeabführung unterzogen.

Fig. 8 zeigt einen weiteren Vorteil der Gitternetzstruktur gemäß der Erfindung. Da die Funkti onselemente, in diesem Ausführungsbeispiel als elektrische Leiter realisiert, quasi frei im Raum liegen, ist zu jeder Zeit, an jeder beliebigen Stelle eine elektrische Verbindung 11′ zwischen den Elementen herzustellen. Der freie Zugriff entlang der Leitungen unterstützt nicht nur die Kontak tierung 11 unterschiedlicher Elemente 1 unterschiedlicher Raumpositionen, sondern es wird auch ein vollkommener Komfort bei der Reparatur und bei der Prüfung und Korrektur des Verbin dungssystems während oder nach dem entsprechenden Verfahrensschritt angeboten.

Bezugszeichenliste

1 Funktionselement - allgemein
1′ Funktionselement mit einem Verlauf in mehr als einer Ebene
1′′ Funktionselement mit flächigen Konturen
2 Funktionselement mit zylindrischer Form
3 Funktionselement - nicht zur Übertragung von Informationen
4 Stützstelle - allgemein
4′ Stützstelle mit ausgedehnter Form
5 ursprüngliches Trägermaterial
6 Substratträger
7 äußere Mantelung eines Funktionselements - Abschirmung
8 Innenlage bei einer mehrfachen Beschichtung eines Funktionselements
9 Medium um die Funktionselemente in der Gitternetzstruktur
10 zu verbindende Bauelemente
11 äußerer Eingriff zur Kontaktierung - allgemein
11′ Verbindungsstelle
12 Fügemittel - optional
13 Versorgungsanschlüsse für Medium
14 Außenanschlüsse
GNS Gitternetzstruktur

Claims

1. Räumliche Gitternetzstruktur, bestehend aus Funktionselementen, insbesondere zur Übertra gung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß ein räumliches System von Funktion selementen zur Informationsübertragung mittels Stützstellen (4; 4′) stabilisiert ist, wobei die Stützstellen (4; 4′) in den Räumen, abgegrenzt durch die axonometrischen Projektionen des jeweiligen Elementes auf seinem Verbindungspartner, liegen und die Funktionselemente in ih rer Längenausdehnung frei im Raum angeordnet sind und wenigstens eine Stützstelle (4; 4′) aufweisen.

2. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion selemente und die Stützstellen entlang ihrer Längenausdehnung frei für chemische und/oder physikalische Einwirkungen sind, wobei ihre Materialeigenschaften und ihre Form beliebig ver änderbar sind.

3. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (9) in den freien Räumen um die Funktionselemente und die Stützstellen beliebig nach Art, Zustand und Eigenschaften und nach der Zeit veränderbar ist.

4. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Medi um (9) durch seine Eigenschaften die Funktionen der Funktionselemente unterstützt und ver bessert, sowie selbst Funktionen im System übernimmt.

5. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion selemente elektrische, optische oder andere Informationsträger sind.

6. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente als elektrische Mikroleitungen fungieren und das Medium (9) Luft oder Vakuum mit einer Dielektrizitätskonstante ε_r = 1 ist.

7. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente plastisch verformbar oder flexibel sind oder die gesamte Gitter netzstruktur flexibel oder plastisch verformbar ist.

8. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente oder die Gitternetzstruktur teilweise oder vollständig eine ein- oder mehr fache Beschichtung aufweisen und dabei eine koaxiale Anordnung vorliegt.

9. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Funktionselement der Funktionselemente in seiner Längenausdehnung durch unterschiedliche Ebenen der Gitternetzstruktur verläuft.

10. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente Oberflächenstrukturen, Ausnehmungen oder Löcher und die Enden der Funktionselemente Löcher, Vertiefungen, Rundungen, Haken o. dgl. aufweisen.

11. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gitternetzstrukturen miteinander verbunden sind.

12. Räumliche Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitternetzstruktur selbst eine stabile bauliche Einheit bildet und zusätzlich auf einem Trägersubstrat (6) oder in einem Rahmen oder Gehäuse aus einem Trägersubstrat (6) positio niert und/oder befestigt ist.

13. Räumliche Gitternetzstruktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter netzstruktur in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse Versorgungs anschlüsse (13) und/oder Anschlüsse zur Informationsübertragung (14) aufweist.

14. Verfahren zur Herstellung einer räumlichen Gitternetzstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine bauliche Einheit aus den Funktionselementen und Stützstellen (4; 4′) erzeugt wird, wobei die mechanische Kopplung zwischen den Funktionse lementen und Stützstellen (4; 4′) in einem früheren Zeitpunkt hergestellt wird, indem ein Ma terial oder Materialverbund (5) mit Funktionselementen durch Einlegen, Laminieren, Schwei ßen, Übergießen, Spritzen oder andere an sich bekannte Verfahren zur Verbindung gebildet wird und anschließend durch selektives Abtragen aus dem Material oder Materialverbund (5) die Stützstellen (4; 4′) an den Stellen gebildet werden, an denen mindestens zwei Elemente unterschiedlicher Raumpositionen sich kreuzen oder überdecken und dadurch einen Schutz raum für die abtragende Trennwirkung bilden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Abtragen auf das ganze Verbindungssystems oder auf lokale Bereiche angewandt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Abtragen des Ma terials oder Materialverbundes (5) durch Plasmaätzen erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionselemente miteinander und/oder mit anderen Bauelementen (10) in einem weiteren Verfahrensschritt mit tels an sich bekannter Verbindungstechniken kontaktiert werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion selemente in den Ebenen durch naßchemisches Ätzen auf dem Material oder Materialver bund (5) vor der Herstellung des räumlichen Gebildes erzeugt werden.

19. Verfahren nach Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstellen (4; 4′) vor der Weiterverarbeitung der Gitternetzstruktur mit einem thermisch stabilen Material zur Erzeugung eines Kammereffektes umhüllt werden, so daß die äußere Form der Stützstel len (4; 4′) unter Temperatureinwirkung erhalten bleibt.