DE19932269A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente besteht die Aufgabe, den Herstellungsaufwand bei der Bestückung des Trägerkörpers mit Komponenten durch eine solche Technologie zu verringern, die für eine breite Vielfalt von Komponentenarten anwendbar ist und die geeignet ist, den bestückten Komponententräger für nachfolgende Prozeßschritte derart zu gestalten, daß ein vereinfachter und kompakterer Aufbau des Endproduktes erreicht werden kann. DOLLAR A Die Komponenten werden außerhalb des Trägerkörpers in einer zu dessen Oberfläche parallelen Ebene ausgerichtet, zumindest teilweise in den Trägerkörper unter Temperaturerhöhung und Druckanwendung eingeprägt und durch umschließendes Trägermaterial fixiert. DOLLAR A Die Erfindung dient zur Herstellung von Grundbausteinen zum Einsatz in der Elektronik/Elektrotechnik, der Sensorik, der Optik, der Nachrichtentechnik, der Biologie und der Medizin.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Grundbausteinen auf der Grundlage eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente.

Anwendungsgebiete sind überall dort gegeben, wo Systeme zur Anwendung kommen, die Komponenten an definierten Positionen enthalten. Die mit der Erfindung hergestellten Grundbausteine finden ihren Einsatz in den Feldern der Elektronik/Elektrotechnik, der Sensorik, der Optik, der Nachrichtentechnik, der Biologie und der Medizin.

Um einen planaren Komponenten/Trägermaterial-Verbund herzustellen, ist gegenwärtig die Chip-First-Technologie (O. Ehrmann, K. Buschick, G. Chmiel, A. Paredes, V. Glaw, H. Reichl: 3D-Multichip Module. Proc. ICEMCM'95, Denver, April 19.-21. (1995), 358.) bekannt. Diese Technik basiert darauf, daß die Bereiche, in denen die Chips in ein Substrat eingebracht werden, in einem vorgelagerten Prozeßschritt strukturiert werden, wobei z. B. Laserschneiden zur Anwendung gelangen kann. Nach diesem Strukturierungsschritt ist zunächst ein weiterer Prozeßschritt notwendig, um die als Chips ausgebildeten Komponenten zu justieren und vorläufig zu fixieren. Hiernach wird die eigentliche Einbettung der Komponente durch Einkleben mittels Kleberdispens und anschließendem Aushärten vorgenommen.

Der Nachteil dieser Lösung liegt einerseits in der notwendigen vorgelagerten Strukturierung, die z. B. durch Laserschneiden erfolgen kann. Andererseits ist die Fixierung und das Einkleben der Komponenten nachteilig. Sie stellen aufwendige Prozeßschritte dar, die für jeden einzelnen zu fertigenden Verbund vorgenommen werden müssen.

Typisch ist heute noch der Aufbau der Komponenten auf der Oberfläche eines Grundträgers. Dies erfolgt mit den Techniken der SMD- (Surface Mounted Devices - Ober­ flächenmontierte Komponenten), W. Scheel (Hrsg.): Bau­ gruppentechnologie der Elektronik. Montage. Kap. 3. Verlag Technik, Berlin 1997, CSP- (Chip Scale Package - Kompo­ nenten in Größe der Chips mit Umverdrahtung, Lotbällen und zusätzlichem Träger), J. Simon, M. Töpper, H. Reichl, G. Chmiel: A comperization of flip chip technology with chip size packages oder FC-Technologie (Flip Chip - Chips mit Lotbällen und ggf. Umverdrahtung aber ohne zusätzlichen Träger), J. Wolf, G. Chmiel, J. Simon, H. Reichl: Solderbumping - A comporization of different technologies. Proc. ITAB Conference, 1994.

Der generelle Nachteil ist bei diesen Verfahren, daß kein planarer Komponenten/Trägermaterial Verbund aufgebaut werden kann. Die Leiterstrukturen befinden sich auf dem Substrat. Der elektrische Anschluß der Komponenten an den Leiterstrukturen erfolgt bei diesen Systemen über Verbindungen, die über mehrere Ebenen vorgenommen werden müssen. Als Verbindungen dienen Drahtbonds, TAB-Strukturen (Tape Automated Bonding) oder Lotbälle (Solder Bumps), mit denen die Niveauunterschiede im mm-Bereich (0,1 bis maximal 4 mm) überwunden werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Herstellungsaufwand bei der Bestückung des Trägerkörpers mit Komponenten durch eine solche Technologie zu verringern, die für eine breite Vielfalt von Komponentenarten anwendbar ist und die geeignet ist, den bestückten Komponententräger für nachfolgende Prozeßschritte derart zu gestalten, daß ein vereinfachter und kompakterer Aufbau des Endproduktes erreicht werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente dadurch gelöst, daß die Komponente außerhalb des Trägerkörpers in einer zur Oberfläche des Trägerkörpers parallelen Ebene ausgerichtet, zumindest teilweise in den Trägerkörper eingeprägt und durch umschließendes Trägermaterial fixiert wird.

Das Einprägen der Komponenten kann bis zu einer Tiefe erfolgen, bei der die Komponenten mit der Oberfläche des Trägerkörpers entweder eine planare Oberfläche bilden oder bei der die Komponenten die Oberfläche des Trägerkörpers zum seitlichen Anschluß von Verbindungselementen geringfügig überragen.

Für den Trägerkörper sollte vorzugsweise polymeres Trägermaterial verwendet werden, aber auch nichtorganische Materialien können geeignet sein. Das Einprägen der Komponenten und eventuell auch zusätzlicher Funktionsstrukturen in das Trägermaterial erfolgt unter Temperaturerhöhung und durch Druckanwendung. Ein Aushärten des Trägermaterials fixiert die Komponenten.

Der Prägevorgang, der üblicherweise durch ein Abkühlen des Verbundes aus eingeprägten Komponenten und Trägermaterial abgeschlossen wird, kann sowohl in einem Prozeßschritt als auch in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, den Verbund nach dem Abkühlen noch einer Temperaturbehandlung (Tempern) zu unterziehen.

Nach dem Vorliegen des Grundbausteines als Komponenten/Trägermaterial-Verbund schließt sich dessen Weiterverarbeitung zu einem funktionellen Gesamtsystem an. Diese beinhaltet das Aufbringen von Funktionsschichten, wie Leit-, Isolier- und optische Schichten. Auch die Montage weiterer Komponenten in SMD-Technik ist möglich.

Sind die Komponenten als integrierte Schaltkreise ausgebildet, so können diese durch Drahtbond-, Flip/Chip-, TAB-Technik und/oder direkt durch Leiterstrukturen in Dünnschichttechnologie elektrisch verbunden werden. Für optische Bauelemente sind entsprechende Wellenleiterstrukturen geeignet, fluidische Verbindungen zu den Komponenten können durch Kanäle in dem Trägermaterial hergestellt werden. Zur elektrischen Verbindung des funktionellen Gesamtsystems sind die Drahtbond- und/oder Flip-Chip-Technik und für optische Verbindungen nach außen Lichtwellenleiter verwendbar.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente mit Halterungen für den Trägerkörper und die Komponenten, die zum Einprägen der Komponenten in den Trägerkörper gegeneinander in einer Richtung, aus der eine Abstandsänderung des Trägerkörpers und der Komponenten zueinander resultiert, verstellbar sind. Die Halterung für die Komponenten weist Aufnahmebereiche auf, die bis zur Beendigung des Einprägens der Komponenten in den Trägerkörper eine ausgerichtete Fixierung der Komponenten in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Trägerkörpers und einen Schutz von Teilen der Komponenten gewährleisten und die die Komponenten nach dem Einprägen in den Trägerkörper freigeben.

Es ist von Vorteil, wenn in den Aufnahmebereichen Vakuumansaugeinrichtungen zur Fixierung der Komponenten vorgesehen sind. Die Fixierung kann aber auch durch Aufkleben mittels eines nichtpermanenten Klebstoffes oder durch mechanische Halterungen erfolgen. Die Verwendung des nichtpermanenten Klebstoffes gestattet es insbesondere, aus der Vorrichtung herausnehmbare Komponentenhalterungen außerhalb der Vorrichtung zu bestücken.

Vorteilhafterweise ist wenigstens eine der Halterungen für den Trägerkörper oder die Komponenten mit einer Tempe­ rier- bzw. Heizeinrichtung verbunden. Des weiteren ist die Verstellung der beiden Halterungen gegeneinander mit einer einstellbaren Kraft ausführbar.

Die Aufnahmebereiche können entweder als ebene Bereiche in einer gemeinsamen Ebene liegen oder als Vertiefungen aufgebildet sein. Weiterhin ist es möglich, daß beide Halterungen Strukturen zur Übertragung auf den Trägerkörper enthalten. In der Halterung für die Komponenten sind dafür Bereiche benachbart zu den Aufnahmebereichen vorgesehen.

Die Herstellung eines Grundbausteines in Form eines im wesentlichen planaren Verbundes aus Komponenten und Trägermaterial, einschließlich von möglicherweise darin bereits enthaltenen zusätzlichen Funktionsstrukturen, bildet die Voraussetzung dafür, daß für nachfolgende Prozeßschritte zum weiteren Aufbau eines funktionellen Gesamtsystems neben den sonst üblichen Verbindungstechniken (Drahtbonds, TAB-Strukturen und/oder Lotbälle) auch rein planare Techniken (Fotolithografie, Sputtern, Bedampfen, galvanische Abscheidung und/oder Folien-Laminieren) eingesetzt werden können. Der Vorteil liegt einerseits in einer Vereinfachung der Herstellungstechnologie, andererseits kann der Aufbau des funktionellen Gesamtsystems mit einer höheren Dichte im Vergleich zu konventionellen Techniken, wie der SMD-Technik, erfolgen.

Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, daß die zusätzlichen Verbindungselemente durch Drahtbonds, TAB-Strukturen und/oder Lotbälle nicht unbedingt notwendig sind, um elektrische Verbindungen zu den Leiterstrukturen auf der Trägerkörperoberfläche herzustellen. Die mit Hilfe planarer Techniken hergestellten elektrische Leiterstrukturen stellen selbst Verbindungen zu den eingeprägten Komponenten her. Mit isolierenden Zwischenschichten ist es auch möglich, auf der Fläche der eingeprägten Komponenten in weitere Ebenen Leiterstrukturen anzuordnen.

Vorteilhaft gegenüber der heute bekannten "Chip-First-"Technologie ist, daß die Bereiche, in denen die Komponenten in das Trägermaterial eingebracht werden sollen, nicht in einem vorgelagerten Prozeßschritt, wie z. B. Laserschneiden, strukturiert werden müssen. Diese Aufgabe übernimmt der Prozeßschritt des Einprägens. Ebenfalls nicht notwendig ist das Einbetten der Komponente durch Einkleben mittels Kleberdispens und anschließendem Aushärten. Diese Aufgabe übernimmt das die Komponenten umschließende Trägermaterial.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung für eine erste Art des Einprägens, bei der eine Komponentenhalterung mit einem ebenen Aufnahmebereich für die Komponenten vorgesehen ist,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung für eine zweite Art des Einprägens, bei der eine Komponentenhalterung zur Aufnahme der Komponenten mit Vertiefungen versehen ist,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung für eine dritte Art des Einprägens, bei der eine Komponentenhalterung vorgesehen ist, dessen Aufnahmebereich für die Komponenten sowohl ebene Bereiche als auch Vertiefungen aufweist und zusätzlich mit Strukturen versehen ist,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit Halterungen für den Trägerkörper und für die Komponenten,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch eine erste Ausführung für die Komponentenhalterung mit einem ebenen Aufnahmebereich für die Komponenten,

Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt durch eine zweite Ausführung für die Komponentenhalterung, bei der die Komponenten in Vertiefungen eingesetzt sind,

Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt durch eine zweite Ausführung für die Komponentenhalterung, deren Aufnahmebereich für die Komponenten sowohl ebene Bereiche als auch Vertiefungen aufweist,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung für die Komponentenhalterung.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahren soll anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert werden, wobei sich das Ergebnis der in diesen Figuren dargestellten Verfahrensabläufe im wesentlichen durch die unterschiedliche Gestaltung einer zur Aufnahme der Komponenten vorgesehenen Halterung bestimmt.

Nach den Fig. 1 bis 3 werden zur Verfahrensdurchführung Halterungen 1, 2 verwendet, die gegeneinander in einer Richtung verstellbar sind, aus der eine gegenseitige Abstandsänderung resultiert. Während die Halterung 1 zur Aufnahme von Komponenten 3 dient, ist die Halterung 2 für einen Trägerkörper 4 vorgesehen. In die Halterung 1 sind zur nichtpermanenten Fixierung der Komponenten 3 Kanäle 5 eingearbeitet, die einerseits an einer der Halterung 2 zugewandten Oberfläche in Aufnahmebereiche für die Komponenten 3 münden, andererseits an eine nichtdargestellte Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums angeschlossen sind.

Die Halterungen 1 unterscheiden sich nach ihrer unterschiedlichen Strukturierung der Aufnahmebereiche für die Komponenten 3. So ist für die Verfahrensdurchführung nach Fig. 1 ein vollständig ebener Aufnahmebereich 6 vorgesehen. Für den Aufnahmebereich in Fig. 2 sind zur Justage dienende Vertiefungen 7 charakteristisch, die in einer zur Aufnahme der Komponenten angepaßten Größe und mit einer Tiefe in die Halterung 1 eingearbeitet sind, die die Komponenten 3 aus der Oberfläche der Halterung 1 dennoch hervortreten läßt. Der Aufnahmebereich in Fig. 3 vereint sowohl ebene Bereiche 8 als auch Vertiefungen 9. Zusätzlich enthält die letztere Haltevorrichtung 1 z. B. erhabene Strukturen 10, die in den Trägerkörper 4 als Funktionsstruktur 10' übertragen werden sollen. Selbstverständlich ist die Struktur 10 weder auf die hier beispielhaft angegebene Art noch auf die Kombination mit den ebenen Bereichen 8 und den Vertiefungen 9 beschränkt. Beispielsweise können mittels zusätzlicher Vorsprünge 11 weitere zusätzliche Funktionsstrukturen 12 mit Hilfe der Halterung 1 in den Trägerkörper 4, wie z. B. für Wellenleiter, eingearbeitet werden.

Für alle drei sich unterscheidenden Aufnahmebereiche ist neben der nichtpermanenten Vakuumfixierung über die in die Aufnahmebereiche mündenden Kanäle 5 auch eine Fixierung mit einem nichtpermanenten Kleber oder mittels hier nicht dargestellter mechanischer Halterungen möglich.

Zur Herstellung eines Verbundes aus den Komponenten 3, die z. B. als integrierte Schaltkreise (ICs) ausgebildet sein können, und einem für den Trägerkörper 4 verwendeten Trägermaterial wird der Trägerkörper 4 in Form einer Scheibe auf der Halterung 2 befestigt (Fig. 1). Die Komponenten 3 werden mit Hilfe der Halterung 1 aus einer nichtdargestellten Aufnahme entnommen, welche die Komponenten 3 in der gewünschten geometrischen Anordnung zueinander bereithält. Die Fixierung der Komponenten 3 in den ebenen Aufnahmebereichen 6 erfolgt durch Vakuumansaugung über die in die Aufnahmebereiche 6 geführten Kanäle 5. Die so justierten und fixierten Komponenten 3 befinden sich nun bereits geordnet in der Halterung 1 und sind für das Einprägen in den Trägerkörper 4 vorbereitet (Schritt ).

Im Schritt wird die Halterung 1 unter Anwendung einer Kraft F zusammen mit den Komponenten 3 gegen die Halterung 2 verfahren, bis die Komponenten 3 mit dem auf der Halterung 2 befestigten Trägerkörper 4 durch Berührung ihrer Oberflächen in Kontakt treten. Die Komponenten 3 können entweder eine gleiche Dicke besitzen, wodurch deren Oberflächen gleichzeitig auf die Oberfläche des Trägerkörpers 4 aufsetzen oder aber ihre Dicke ist voneinander verschieden, wie das in Fig. 1 der Fall ist. Kurz bevor oder während der Oberflächenberührung wird eine Erwärmung +ΔT des Trägerkörpers 4 und der Komponenten 3 vorgenommen. Gleichzeitig erfolgt eine Erhöhung der Andruckkraft F, mit der die beiden Halterungen 1, 2 zusammen mit den Komponenten 3 und dem Trägerkörper 4 gegeneinander gepreßt werden.

Erreichen Aufheiztemperatur und Druck die typischen Werte für das Erweichen des verwendeten Trägermaterials, beginnt das Einprägen der Komponenten 3 in den Trägerkörper 4, wobei ein Fließen des Trägermaterials einsetzt. Der Fließvorgang führt dazu, daß einerseits überflüssiges Trägermaterial verdrängt wird und andererseits die Komponenten 3 von dem Trägermaterial umflossen werden. Die Halterung 1 sorgt hierbei dafür, daß die dem Aufnahmebereich 6 zugewandte Oberseite der Komponenten 3 mit darauf befindlichen Funktionsbereichen für z. B. elektrische, optische, thermische oder mechanische Verbindungen (beispielsweise Anschlußpads oder Lichteingänge/-ausgänge) von dem fließenden Material freigehalten wird.

Durch die Steuerung von Temperatur, Druck, Vorschub(-geschwin­ digkeit) und Verfahrweg der Komponenten 3 in Richtung des Trägerkörpers 4 werden die Komponenten 3 in das Trägermaterial eingeprägt. Der Einprägevorgang ist abgeschlossen, wenn sich die Komponenten 3 in der gewünschten Weise in dem Trägerkörper 4 befinden. Ein solcher Abschluß liegt beim Schritt vor, bei dem die Komponenten- und Trägerkörperoberflächen eine planare Oberfläche bilden und der gesamte Komponenten/Trägermaterial-Verbund auf die gewünschte Gesamtdicke gebracht wurde.

Nachdem der Einprägevorgang abgeschlossen ist, werden die Halterungen 1, 2 mit einem definierten Temperaturgradienten abgekühlt und anschließend auseinandergefahren (Schritt ).

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren (Chip-Imprin­ ting-Technology) hergestellte Grundbaustein 13 in Form des Komponenten/Trägermaterial-Verbundes kann nun durch Nachfolgeprozesse weiterverarbeitet werden. Nach dem Zuschnitt der äußeren Geometrie des Komponenten/Trägermaterial-Verbundes (Schritt ) können elektrische Leitungsstrukturen durch Metallisierungs- und fotolithografische Verfahren auf der ebenen Oberfläche zur Erhöhung der elektrischen Funktionalität des kompakten Gesamtsystems aufgebaut werden.

Im Unterschied zu Fig. 1 werden die einzuprägenden Komponenten 3 bei der Verfahrensdurchführung nach Fig. 2 in die in der Halterung 1 als Justagemulden vorgesehenen Vertiefungen 7 gelegt und mittels Vakuum fixiert.

Das weitere Vorgehen beim Einprägevorgang entspricht dem Verfahrensablauf nach Fig. 1. Im Unterschied zu diesem entsteht jedoch ein Grundbaustein 14 in Form eines Komponenten/Trägermaterial-Verbundes, bei dem während des Einprägevorganges durch die Aufnahmebereiche abgedeckte Teile der Komponenten 3, wie deren Oberflächen 15, 16 und Teile der Seitenbereiche 17, 18, leicht über die Oberfläche des Trägerkörpers 4 hinausragen. Ein derartiges Einprägen der Komponenten 3 ist z. B. von Vorteil, wenn die Komponenten 3 als optische Bauelemente in Form von Kantenemittern ausgebildet sind, für die der Strahlaustritt dann oberhalb der Oberfläche des Trägerkörpers 4 liegt. In nachfolgenden Prozeßschritten können zusätzliche lichtleitende Schichten benachbart zu den Seitenbereichsteilen 17, 18 aufgebracht werden, in die der Kantenemitter direkt einkoppeln kann.

Auch das Verfahren nach Fig. 3 ähnelt dem Verfahren nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Aufnahmebereich für die Komponenten 3 keine einheitliche Fläche besitzt, welche die Komponenten 3 in einem gleichen Oberflächenniveau einprägen würde, sondern auch leicht versenkte Aufnahmebereiche 9 enthält, durch welche einige der Komponenten 3 leicht aus der Trägeroberfläche (4) herausragen.

Das leichte Herausragen von z. B. 5 µm einiger der Komponenten 3 kann auch hier dazu genutzt werden, bei eingeprägten Kantenemittern in nachfolgenden Prozeßschritten planare Wellenleiter aufzubauen, die direkt an die emittierenden Komponenten 3 ankoppeln. (Der emittierende Bereich von Kantenstrahlern liegt im oberflächennahen Bereich der Komponenten - ca. 3-10 µm unter der Oberfläche.)

Auch die mit Hilfe des Vorsprunges 11 erzeugte Funktionsstruktur 12 kann zur optischen Ankopplung von Kantenemittern genutzt werden, indem vollkommen eingeprägte Kantenemitter mit ihren strahlenden Bereichen an die eingeprägte Funktionsstruktur 12 grenzen. Die Funktionsstruktur 12 wird mit lichtleitendem Material (Core - höherbrechend als das umgebende Material - Clad­ ding) in einem nachfolgenden Prozeßschritt gefüllt.

Ebenso können die eingeprägten Funktionsstrukturen 12 für fluidische Applikationen, wie z. B. zum Durchfluß eines Mittels zum Wärmeaustausch genutzt werden.

Nachfolgende Prozeßschritte werden dazu benutzt, zusätzliche Funktionsschichten aus Leiter- und Isolationsmaterialien für die Ankontaktierung der eingeprägten Komponenten und eine weitere Bestückung des Komponenten/Trägermaterial-Verbundes, z. B. durch SMD-Techniken, vorzunehmen.

Schließlich können auch auf der Halterung 2 für den Trägerkörper 4 Strukturen zur Übertragung in den Trägerkörper 4 enthalten sein.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die gemäß Fig. 4 gegeneinander verstellbare Halterungen 19, 20 zur Komponenten- und Trägerkörperaufnahme enthält, wobei die mit einer Abstandsveränderung verbundene Verstellung (Pfeilrichtung) mit einstellbarer Kraft ausführbar ist. Die Halterung 19 besteht aus einer Trägerplatte 21, in die in eine Vertiefung 22 eine auswechselbare Halteplatte 23 eingelegt und mittels Knaggen 24 befestigt ist. Die leichte Auswechselbarkeit der Halteplatte 23 gestattet es, diese außerhalb der Vorrichtung zu bestücken bzw. in einfacher Weise z. B. nach den Fig. 5 bis 7 verschieden ausgebildete oder auch transparente Halteplatten in der Vorrichtung zu verwenden. Eine Ausfräsung in der Halteplatte 23 bildet mit der darübergelegten Trägerplatte 21 einen Kanal 25, von dem Bohrungen 26 zu Bereichen zur Aufnahme von Komponenten 27 führen. Je nach Größe und Form der Ausfräsung kann sich der Kanal 25 auch in eine Kammer aufweiten. Eine in den Kanal 25 mit einer Öffnung mündende Bohrung 28 in der Trägerplatte 21 bildet einen Teil einer Verbindung zu einer nichtdargestellten Vakuumquelle. Dazu mündet die Bohrung 28 mit ihrer anderen Öffnung in ein Kanalsystem 29 einer Grundplatte 30, an der die Trägerplatte 21 mit ihrer, der Halteplatte 23 abgewandten Seite befestigt ist.

Die Halterung 20 besteht aus einer Aufnahmeplatte 31 mit seitlich angeordneten Federelementen 32 zur zeitweisen Befestigung eines Trägerkörpers 33.

Beide Halterungen 19, 20 stehen mit Temperierplatten 34, 35 in Verbindung, über die sowohl eine Beheizung als auch eine Kühlung erfolgen kann. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der Grundplatte 30 bereitet deren Zwischenschaltung zwischen die Temperierplatte 34 und die Halterung 19 keine Probleme bei der Temperierung.

Die Fig. 5 bis 7 beinhalten Beispiele zur Modifizierung der Aufnahmebereiche einer Halteplatte 23. Eine erste modifizierte Halteplatte 36 besitzt einen ebenen Aufnahmebereich 37. Eine Halteplatte 38 enthält die Komponenten 27 in Vertiefungen 39 eingelegt und eine Halteplatte 40 weist sowohl ebene Aufnahmebereiche 41 als auch solche mit Vertiefungen 42 auf. Zusätzliche erhabene Strukturen 43 können auf der Halteplatte ebenfalls zur Übertragung beim Prägevorgang vorgesehen sein.

Claims (33)

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (3, 27) außerhalb des Trägerkörpers (4, 33) in einer zur Oberfläche des Trägerkörpers (4, 33) parallelen Ebene ausgerichtet, zumindest teilweise in den Trägerkörper (4, 33) eingeprägt und durch umschließendes Trägermaterial fixiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einprägen der Komponenten (3, 27) bis zu einer Tiefe erfolgt, bei der die Komponenten (3, 27) mit der Oberfläche des Trägerkörpers (4, 33) eine planare Oberfläche bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einprägen der Komponenten (3, 27) bis zu einer Tiefe erfolgt, bei der die Komponenten (3, 27) die Oberfläche des Trägerkörpers (4, 33) zum seitlichen Anschluß von Verbindungselementen geringfügig überragen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einprägen der Komponenten (3, 27) in ein polymeres Trägermaterial erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einprägen der Komponenten in ein nichtorganisches Trägermaterial erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einprägen unter Temperaturerhöhung und Druck erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einprägevorganges ein Aushärten des Trägermaterials erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aushärten des Trägermaterials durch Temperaturerhöhung erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aushärten durch eine weitere Energiezufuhr in Form von UV-Licht unterstützt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang in einem Prozeßschritt durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang in mehreren aufeinanderfolgenden Prozeßschritten durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang durch ein Abkühlen des Verbundes aus eingeprägten Komponenten (3, 27) und Trägermaterial abgeschlossen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund nach dem Abkühlen einer Temperaturbehandlung (Tempern) unterzogen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (3, 27) als integrierte Schaltkreise ausgebildet sind, zu denen eine elektrische Verbindung durch Drahtbond-, Flip/Chip-, TAB-Technik und/oder direkt durch elektrische Leiterstrukturen in Dünnschichttechnologie erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (3, 27) als optische Bauelemente ausgebildet sind, zu denen eine optische Verbindung durch Wellenleiterstrukturen erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine fluidische Verbindung zu den Komponenten (3, 27) durch Kanäle erfolgt, die in das Trägermaterial eingeprägt sind.

17. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Komponenten (3, 27) und Trägermaterial durch Aufbringen von Funktionsschichten, wie Leit-, Isolier- und optischen Schichten, für den Aufbau eines funktionellen Gesamtsystems weiterverarbeitet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Komponenten (3, 27) und Trägermaterial mittels SMD-Technik zu einem funktionellen Gesamtsystem weiterverarbeitet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Komponenten (3, 27) und Trägermaterial zu einem funktionellen Gesamtsystem weiterverarbeitet wird, dessen elektrische Verbindung durch Drahtbond- und/oder Flip-Chip-Technik erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Komponenten (3, 27) und Trägermaterial zu einem funktionellen Gesamtsystem weiterverarbeitet wird, dessen optische Verbindung nach außen durch Lichtwellenleiter erfolgt.

21. Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundes zwischen einem Trägerkörper und mindestens einer darin enthaltenen Komponente, gekennzeichnet durch Halterungen (1, 2, 19, 20) für den Trägerkörper (4, 33) und die Komponenten (3, 27), die zum Einprägen der Komponenten (3, 27) in den Trägerkörper (4, 33) gegeneinander in einer Richtung, aus der eine Abstandsänderung des Trägerkörpers (4, 33) und der Komponenten (3, 27) zueinander resultiert, verstellbar sind, und von denen die Halterung (1, 19) für die Komponenten (3, 27) Aufnahmebereiche (6, 37, 41) aufweist, die bis zur Beendigung des Einprägens der Komponenten (3, 27) in den Trägerkörper (4, 33) eine ausgerichtete Fixierung der Komponenten (3, 27) in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Trägerkörpers (4, 33) und einen Schutz von Teilen der Komponenten (3, 27) gewährleisten und die die Komponenten (3, 27) nach dem Einprägen in den Trägerkörper (4, 33) freigeben.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufnahmebereichen (6, 37, 41) Vakuumansaugeinrichtungen zur Fixierung der Komponenten (3, 27) vorgesehen sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Komponenten (3, 27) in den Aufnahmebereichen (6, 37, 41) durch Aufkleben mittels eines nichtpermanenten Klebstoffes erfolgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für die Komponenten (3, 27) transparent ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung für die Komponenten (3, 27) auswechselbar ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestückung der Halterung für die Komponenten (3, 27) außerhalb der Vorrichtung erfolgt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufnahmebereichen (6, 37, 41) mechanische Halterungen zur Fixierung der Komponenten (3, 27) vorgesehen sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Halterung (19) für den Trägerkörper (33) und/oder die Halterung (20) für die Komponenten (3, 27) mit einer Temperiereinrichtung (34, 35) verbunden ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der beiden Halterungen (1, 2, 19, 20) gegeneinander mit einer einstellbaren Kraft ausführbar ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebereiche (6, 37) für die Komponenten (3, 27) als ebene Bereiche ausgebildet sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebereiche als Vertiefungen (7, 39, 42) ausgebildet sind.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1, 19) für die Komponenten (3, 27) benachbart zu den Aufnahmebereichen (41) Strukturen (10, 11, 43) zur Übertragung auf den Trägerkörper (4, 33) enthält.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (2, 20) für den Trägerkörper (4, 33) Strukturen zur Übertragung in den Trägerkörper (4, 33) enthält.