DE19852832C2 - Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Laminats - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Laminats

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Laminats, insbesondere eines Leiterrahmens, ein Metall-Kunststoff-Laminat und seine Verwendung.
Bei der Herstellung von Metall-Kunststoff-Laminaten, insbesondere von Leiterrahmen, und von Metallträgerrahmen, insbesondere für elektronische Bauelemente, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß bei der Kontaktierung von elektronischen Bauelementen, insbesondere von IC's, sogenannte ball grid arrays zum Einsatz kommen. Diese arrays stellen netzartige An­ ordnungen von Lotkugeln oder Leitklebermassen dar. Durch die immer stärker zunehmende Mi­ niaturisierung stellt sich das Problem, daß bei zu geringen Abständen der einzelnen Leitkleber­ punkte bzw. Lotkugeln durch Adhäsionseffekte an der Oberfläche der Rahmen ein Zusammen­ fließen der einzelnen Massen nicht immer wirkungsvoll unterbunden werden kann, was unter Umständen zu elektrischen Kurzschlüssen führen kann.
Daraufhin ist in der Vergangenheit ein galvanisches Formverfahren von Metallkontakten entwic­ kelt worden, das im wesentlichen aus den folgenden Verfahrensschritten besteht:
Zunächst werden auf einem Kupferlegierungsträger funktionsgebunden bestimmte Abschnitte mit einem säureresistenten Kunststofflack beschichtet, um anschließend die unbeschichteten Stellen bis zu einem gewissen Grad halbkreisförmig abzuätzen. Diese halbkreisförmigen Metall­ flächen-Ausnehmungen werden anschließend metallisch beschichtet, wobei im Anschluß daran die säureresistenten Kunststoffabschnitte entfernt werden. Danach können solche metallischen Leiterrahmen mit anderen elektronischen Bauelementen, insbesondere mit IC's, über diese pro­ filierten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch die Vielzahl der Verfahrensschritte, die einen enor­ men Zeit- und damit Kostenaufwand nach sich zieht.
Aus dem Vorgenannten ergibt sich das Problem, mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens, eines Laminats und einer entsprechenden Verwendung, die obengenannten Nachteile zumindest teil­ weise zu beseitigen. Das sich ergebende Problem liegt insbesondere darin, auf verhältnismäßig einfache und somit kostengünstige Art und Weise ball grid arrays zu ersetzen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, ein La­ minat nach Anspruch 7 und eine Verwendung nach Anspruch 8 gelöst.
Erfindungsgemäß sind grundsätzlich zwei Wege möglich:
Zunächst besteht die Möglichkeit, daß zunächst mindestens eine Metallfolie an mindestens ei­ ner Kunststoffolie angeheftet, beispielsweise geklebt, wird, die Metallfolie durch Prägen und/o­ der Tiefziehen mindestens einer Metallkontaktfläche geformt und anschließend die Metallfolie unter Erhaltung (nahezu) des Metallkontaktflächenprofils mit mindestens der einen Kunststoffo­ lie laminiert wird.
Darüberhinaus ist es möglich, mindestens eine Metallfolie durch Prägen und/oder Tiefziehen mindestens einer Metallkontaktfläche zu formen und die Metallfolie mit mindestens einer Kunst­ stoffolie so zu laminieren, daß das Metallkontaktflächenprofil der Metallfolie nahezu erhalten bleibt, wobei die mindestens eine Metallkontaktfläche nach der Laminierung eine Oberflächen­ profilhöhe von 20 bis 50 µm aufweist.
Bei der Laminierung wird zwar naturgemäß die absolute Höhe der Erhebung der mindestens ei­ nen Metallkontaktfläche verringert, dies ändert jedoch nichts an der eigentlichen Erhaltung des Metallkontaktflächenprofils (die Kunststoffolie weist somit ein den Metallkontaktflächen entspre­ chendes Muster an Ausnehmungen auf).
Das Prägen oder Tiefziehen mindestens einer Metallkontaktfläche geschieht durch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Werkzeuge, beispielsweise durch einstellbare Prä­ zisionszieh- bzw. -prägestempel. Die Oberflächenprofilierung der Metallfolie erfolgt nach den je­ weiligen erforderlichen elektrischen Gegebenheiten.
Die erhaltenen Metallkunststoff-Laminate können zum einen derart ausgestaltet sein, daß die erhabenen Profilierungen (die Metallkontaktflächen) von der Kunststoffolie des Laminats weg­ weisen, während zum anderen diese Kontaktflächen sich mit der Kunststoffolie umgebend mit dieser auf einer Seite angeordnet sein können.
In vorteilhafter Weise wird die mindestens eine Metallkontaktfläche nachgeprägt, um den Profil­ verlauf zu verstärken und somit zu verbessern.
Desweiteren ist es bei dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, wenn die minde­ stens eine Metallkontaktfläche nach der Laminierung eine Oberflächenprofilhöhe von 20 bis 50 µm aufweist, da sich dieser Bereich beim Löten, Bonden oder Kleben bewährt hat.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Metallfolie mindestens eine Vertiefung im Bereich der spä­ teren Kontaktierung mit Bauelementen aufweist, da die Vertiefung bauelementspezifisch ange­ bracht werden kann und somit auf relativ kostengünstige Art und Weise die ansonsten anzubrin­ genden Lotkugeln ersetzt werden.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Metallfolie mindestens eine Vertiefung im Randbereich der Kontaktfläche und/oder mindestens eine Vertiefung im Bereich der späteren Laminierung aufweist, da beim Zusammenpressen der Metallfolie mit der Kunststoffolie sich eventuell über­ flüssiges Klebstoffmaterial in den Vertiefungen, insbesondere in Rillen, sammeln kann und somit ein Verschmutzen der mit anderen Bauelementen zu verbindenden Stellen der Metallfolie wir­ kungsvoll verhindert wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laminate weisen die oben angege­ benen überraschenden und vorteilhaften Eigenschaften auf.
Entsprechendes gilt auch für die Verwendung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laminates als Halbleiterträger, IC-Gehäuseteil, laminierter Connector, Schleifer, Bürste, Verbinder, Sensor oder ähnlich ausgestaltete, andere elektrotechnische Kontakteinrichtungen.
Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1: die skizzenhafte Aufsicht (bzgl. der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform von oben gesehen) eines erfindungsgemäßen Laminates;
Fig. 2: einen entlang der in Fig. 1 aufgezeigten Linie A-A verlaufenden Querschnitt eines erfindungsgemäßen Laminates;
Fig. 3: die skizzenhafte Aufsicht (bzgl. der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform von unten gesehen) eines weiteren erfindungsgemäßen Laminates;
Fig. 4: einen entlang der in Fig. 3 aufgezeigten Linie B-B verlaufenden Querschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Laminates;
Fig. 4b: einen Querschnitt eines Ausschnittes zwischen Metallfolie und Kunststoffolie.
In den Fig. 1 und 3 sind beispielhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Laminates in Form von Leiterrahmen zu erkennen. Diese setzen sich im wesentlichen aus metallischen Ab­ schnitten einer Metallfolie 1 und Kunststoffabschnitten einer Kunststoffolie 2 entsprechend den jeweiligen elektrischen Erfordernissen zusammen. Die Metallkontaktflächen 3, 4 stellen die ei­ gentlichen elektrischen Verbindungsstellen zwischen den Außenbeinen eines IC's und dem Lei­ terrahmen dar.
Läuft man in der Aufsicht der Fig. 1 von der linken über den kreisförmigen Abschnitt (4) zur rechten Pfeilspitze (Linie A-A), so sieht der Betrachter die folgenden Abschnitte: Kunststoff (2), Metall (1) (darunter Kunststoff (2)), Metall (4), Metall (1) (darunter Kunststoff (2)), Kunststoff (2).
Läuft man in der Aufsicht der Fig. 3 von der linken über den kreisförmigen Abschnitt (4) zur rechten Pfeilspitze (Linie B-B), so sieht der Betrachter die folgenden Abschnitte: Kunststoff (2), Kunststoff (2) (darunter Metall (1)), Metall (4), Kunststoff (2) (darunter Metall (1)), Kunststoff (2).
In Fig. 2 ist der Querschnitt einer der beiden prinzipiellen Möglichkeiten eines erfindungsgemä­ ßen Laminats abgebildet. Die Metallfolie 1 ist an einer Stelle der Kunststoffolie über das untere Profil dieser Folie herausreichend tiefgezogen bzw. geprägt. Die erhabene Oberfläche 3 der Metallfolie 1 dient als Metallkontaktfläche zum Löten. Die ihr gegenüberliegende Oberfläche 4 dient zum Bonden.
In Fig. 4 ist die andere prinzipielle Möglichkeit der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen La­ minates dargestellt. Wiederum sind eine Metallfolie 1 und eine Kunststoffolie 2 miteinander (in der Regel klebend) verbunden. In diesem Fall befindet sich jedoch der erhabene Abschnitt 3 der Metallfolie 1 auf der bezüglich der mit der Kunststoffolie 2 verbundenen Seite der Metallfolie 1 gegenüberliegenden Seite. Der Abschnitt 3 dient wiederum als Metallkontaktfläche zum Löten, während der in der Vertiefung 7 angeordnete Abschnitt 4 zum Bonden eingesetzt wird.
Fig. 4b zeigt eine querschnittsweise Vergrößerung eines Abschnittes des in Fig. 4 gezeigten La­ minates. Es ist zu erkennen, daß die Oberfläche des Abschnittes 4 rillenförmige Vertiefungen 5 aufweist, die insbesondere beim Kleben quasi als "Adhäsionsstopper" fungieren und ein unkon­ trolliertes Benetzen verhindern und/oder unter Umständen überschüssigen Klebstoff beim Lami­ nieren aufnehmen, um so ein Beschmutzen des Abschnittes 4 zu verhindern.
Weiterhin weist die Metallfolie 1 im Bereich der Laminierung eine weitere rillenförmige Vertie­ fung 6 auf, der ebenfalls die Aufgabe zukommt, unter Umständen überschüssigen Klebstoff beim Laminieren aufzunehmen, um so ein Beschmutzen des Abschnittes 4 zu verhindern.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Laminats, insbesondere eines Leiterrah­ mens, mit folgenden Schritten:
  • - Anheften mindestens einer Metallfolie (1) an mindestens einer Kunststoffolie (2),
  • - Formen der Metallfolie (1) durch Prägen und/oder Tiefziehen mindestens einer Metall­ kontaktfläche (3, 4),
  • - nahezu metallkontaktflächenprofilerhaltendes Laminieren der Metallfolie (1) mit min­ destens der einen Kunststoffolie (2).
2. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Laminats, insbesondere eines Leiter­ rahmens, mit folgenden Schritten:
Formen mindestens einer Metallfolie (1) durch Prägen und/oder Tiefziehen min­ destens einer Metallkontaktfläche (3, 4),
nahezu metallkontaktflächenprofilerhaltendes Laminieren der Metallfolie (1) mit min­ destens einer Kunststoffolie (2),
wobei die mindestens eine Metallkontaktfläche (3, 4) nach der Laminierung eine Oberflä­ chenprofilhöhe (h) von 20 bis 50 µm aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die min­ destens eine Metallkontaktfläche (3, 4) nachgeprägt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Metallkon­ taktfläche (3, 4) nach der Laminierung eine Oberflächenprofilhöhe (h) von 20 bis 50 µm aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (1) mindestens eine Vertiefung (7) im Bereich der späteren Kontaktierung mit Bauelemen­ ten aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (1) mindestens eine Vertiefung (5) im Randbereich der Kontaktfläche (4) und/oder minde­ stens eine Vertiefung (6) im Bereich der späteren Laminierung aufweist.
7. Metall-Kunststoff-Laminat, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verwendung eines Laminats nach Anspruch 7 als Halbleiterträger, IC-Gehäuseteil, lami­ nierter Connector, Schleifer, Bürste, Verbinder oder Sensor.
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DE102005044001B3 (de) * 2005-09-14 2007-04-12 W.C. Heraeus Gmbh Laminiertes Substrat für die Montage von elektronischen Bauteilen
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