EP4666815A1 - Elektrische leitereinrichtung und verfahren zum herstellen einer elektrischen leitereinrichtung - Google Patents

Elektrische leitereinrichtung und verfahren zum herstellen einer elektrischen leitereinrichtung

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EP4666815A1
EP4666815A1 EP24700968.1A EP24700968A EP4666815A1 EP 4666815 A1 EP4666815 A1 EP 4666815A1 EP 24700968 A EP24700968 A EP 24700968A EP 4666815 A1 EP4666815 A1 EP 4666815A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductor
contact
soldering
electronic component
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24700968.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Himmelstoss
Maik Hansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

Definitions

  • the present invention relates to an electrical conductor device and a method for producing an electrical conductor device.
  • Ball grid arrays BGA or land grid arrays (LGA) can currently be used as packages for high-frequency chips, whereby a BGA package is typically used for very large chips and LGA packages can be used for smaller first-level packages for automotive applications. However, industrial use can also be achieved with larger packages.
  • a galvanic approach with shielding/shielding ring (on the conductor device) and an electromagnetic approach using high-frequency antennas (launchers) on/in the first-level package can be used to transmit a high frequency.
  • EP 1 722 614 B1 describes a printed circuit board and a method for its production. Disclosure of the invention
  • the present invention provides an electrical conductor device according to claim 1 and a method for producing an electrical conductor device according to claim 10.
  • the idea underlying the present invention is to provide an electrical conductor device and a method for producing an electrical conductor device, wherein shielding properties of contact regions (for example at interfaces and/or transitions) can be improved.
  • the electrical conductor device comprises a conductor unit with an upper side and an arrangement of conductor contacts on the upper side, wherein the arrangement corresponds to a predetermined pattern and forms a contact area along a region of the predetermined pattern; an electronic component with soldering points and soldering material on an underside of the electronic component, wherein the soldering points can be placed on the conductor contacts with the soldering material, wherein the soldering points placed on the conductor contacts form a contact point with the soldering material running along the contact area.
  • EM/EMC electromagnetic wave transport properties
  • integrated circuits such as high-frequency ICs
  • the contact point surrounding the high-frequency transport path can represent a shield, advantageously a shield that is as homogeneous and closed or dense as possible.
  • the conductor unit can comprise a printed circuit board or circuit card and the electronic component can comprise a chip, an encapsulation with an interposer and the soldering points and soldering material on a bottom side of the electronic component.
  • the interposer can be a distribution level (usually also a printed circuit card which is molded into the chip housing). The interposer can be used to wire a chip/semiconductor contact area to the larger BGA/LGA layout (ball or land grid array).
  • the electronic component can have the chip in the middle or in a middle area of the encapsulation and/or the interposer, wherein on the underside of the interposer the area with the soldering points can extend beyond the area of the chip or can only be arranged outside the chip area.
  • the conductor contacts may comprise coaxial lines and/or microstrip lines which may extend on and/or through the conductor unit.
  • the conductor unit comprises a printed circuit card or a printed circuit board.
  • the circuit board can be a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the conductor contacts represent a ball grid arrangement.
  • the ball grid array can have predetermined spacing, whereby this can affect both the conductor contacts as land contacts on the conductor unit and the soldering points as counter contacts on the electronic component, whereby these counter contacts can then represent so-called ball contacts with the soldering material in the shape of a ball.
  • the ball contacts and the conductor contacts can have a certain radius.
  • the contact point consists of the soldering material and forms a continuous contact wall between the top of the conductor unit and the bottom of the electronic component and has electromagnetic shielding properties.
  • the predetermined pattern is a grid arrangement and the region of the predetermined pattern forms a completely closed or open rectangle for the contact path region.
  • the contact area can, for example, have a U-shape and the soldering points of the electronic component can run laterally at least in some areas.
  • the region of the predetermined pattern for the contact path region forms an open rectangle and has an opening to a certain side of the conductor unit, wherein the conductor unit comprises a waveguide which extends through the opening to the open rectangle or into it. Due to the contact area, an improved shielding effect can be achieved on the closed side, but reduced towards the open side and radiation can be oriented in/from this direction, which can be used by an existing waveguide to improve the wave guidance there.
  • the conductor contacts for the contact area have a smaller surface area than the conductor contacts outside the contact area.
  • soldering points have the same amount and dimension of soldering material, then when the soldering points are placed on the land contacts/conductor contacts, a formation of the contact point running along the contact path area can be achieved, so that less soldering material is required per soldering point to create the contact there than for the other contact points outside the contact path area and therefore the path area between the separated or connected conductor contacts and soldering points in the contact path area can be compensated over the area with soldering material.
  • the ball grid housing for encapsulating the electronic component with an internal chip can advantageously be provided with solder balls.
  • the size of these balls can be varied according to the amount of solder required.
  • the circuit board Before soldering the components, the circuit board can be wetted with a solder and flux only at the points to be soldered. Such selective wetting can be prepared by placing a hole stencil on the circuit board (the thickness of the stencil influences the amount of solder). A solder paste can then be spread over the stencil using a squeegee, then the stencil can be removed and the components (for example the ball grid arrangement with the electronic component/BGA) can be placed on the circuit board (with the squeegeed solder deposits). The whole thing can then be sent to a soldering oven. A height between the electronic component and the conductor unit can advantageously remain the same everywhere.
  • the electronic component is designed to emit and/or receive electromagnetic radiation.
  • a predetermined distance is maintained between the top of the conductor unit and the bottom of the electronic component.
  • the electronic component with soldering points and the soldering material can also be provided in the usual dimensions and with the adapted dimensions of the conductor unit with the conductor contacts, a bridge can be made to the nearest soldering point using standardized soldering processes.
  • the contact point running along the contact area can create a dense and/or closed metallic conductive plane or wall and very good shielding of the RF-carrying path can be achieved.
  • a shielding ring can be created laterally around the electronic component at least in some areas with a closed or partially open shape, such as a rectangle, which can be connected to a ground potential, for example. If an EM wave occurs, the attenuation and/or transport properties can be improved, whereby no special housings or special designs in the package are required, although these are also possible.
  • the geometries of the solder joints and/or the conductor contacts (land areas) on the conductor unit and/or the package itself can be adapted to the gap and diameter of the solder joints. Layout adjustments can be made on the conductor unit, including the diameter of the ball contacts, if present, and thus allow for easy optimization of the bridge closure.
  • the method for producing an electrical conductor device involves providing a conductor unit with a top side and an arrangement of conductor contacts on the top side, the arrangement corresponding to a predetermined pattern and forming a contact area along a region of the predetermined pattern; and providing an electronic component with soldering points and soldering material on a bottom side of the electronic component, the soldering points being placed on the conductor contacts with the soldering material, the soldering points placed on the conductor contacts forming a contact point running along the contact area with the soldering material, advantageously during soldering.
  • the contact point is formed from the solder material and a continuous contact wall is formed between the top of the conductor unit and the bottom of the electronic component.
  • the region of the predetermined pattern for the contact path region is formed as a completely closed or open rectangle.
  • the electrical conductor device can also be characterized by the features and advantages mentioned in connection with the method and vice versa.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a plan view of a top side of a conductor unit in an electrical conductor device according to an embodiment of the present invention before arranging an electronic component with soldering points;
  • Fig. 2 is a schematic representation of the conductor unit from Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a plan view of a top side of a
  • Fig. 4 is a schematic representation of the conductor unit when arranging an electronic component according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a block diagram of method steps of the method for producing an electrical conductor device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a plan view of a top side of a conductor unit in an electrical conductor device according to an embodiment of the present invention before arranging an electronic component with soldering points.
  • the top view of the top side 1 a of the conductor unit 1 is shown schematically with the pattern of the conductor contacts 2. Furthermore, after subsequent positioning (shown symbolically), the chip of the electronic component 4 is located in an area in the middle above the conductor unit (here only the chip is marked with the symbol “4”).
  • An arrangement of conductor contacts 2 can correspond to a predetermined pattern, which in this case represents a grid. In an inner region of the grid arrangement, a contact progression region KV can be present, which can advantageously form a rectangle.
  • This contact progression region KV is in this case only shown as a trajectory, since a contact wall can only be present along this trajectory after the solder material of the soldering points (not shown) has run.
  • the right-hand row of conductor contacts 2 shows how their extension (dimension, radius) can look without the material of the soldering points, with the other conductor contacts 2 shown also showing an overlay with the material of the soldering points, in particular in relative size comparison to one another.
  • the soldering points and the conductor contacts can advantageously be a ball grid array.
  • the double circles represent a schematic representation of the conductor contacts 2 with the soldering points of the electronic component placed on them.
  • a conductor contact 2 is shown symbolically without the ball of the soldering point in the right-hand area of the contact path area KV.
  • the size dimensions of the double circle representation can also be reversed, in which case the conductor contact can have a larger radius than the soldering point.
  • the contact path area KV can also comprise metallic conductors or profiles that can run between the conductor contacts 2 for the contact path area and can better absorb or distribute the running solder material.
  • the electronic component 4 can have the chip in the middle or in a middle area of the encapsulation and/or the interposer, whereby on the underside of the interposer the area with the soldering points can extend beyond the area of the chip or, as shown in Fig. 1, can only be arranged outside the chip area (interposer and encapsulation are not shown).
  • Fig. 1 only the chip is marked as part of the electronic component 4 for the sake of clarity, the areas of the encapsulation and/or the interposer with the soldering points above the conductor contacts 2 are also part of the Electronic component 4, but not shown in Fig. 1.
  • Figures 2 and 3 also symbolically show the position of the chip as part of the electronic component 4 above the conductor unit 1.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the conductor unit from Fig. 1 .
  • Fig. 2 shows how the arrangement of conductor contacts 2 can be designed.
  • the surface area of those conductor contacts 2 in the contact area KV can be smaller than outside the contact area KV in order to be able to guarantee sufficient soldering material for forming the contact point KS.
  • Fig.2 advantageously shows the conductor track structures on the conductor unit 1, which can advantageously be wetted with solder in the manufacturing process, whereby a shadow mask and a squeegee can be used.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a plan view of an upper side of a conductor unit in an electrical conductor device according to a further embodiment of the present invention.
  • a waveguide WL can also extend in or on the conductor unit 1 from one side into the rectangular area of the contact area KV.
  • an RF signal can be routed out of the package via the waveguide WL.
  • the waveguide WL can be a coaxial waveguide and the contact point can be a solder ring for feeding the waveguide on a circuit board.
  • FIG. 4a - d each show a schematic representation of the conductor unit when arranging an electronic component according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 4a - 4d show a sequence of placing the electronic component 4 on the conductor unit 1
  • the conductor unit 1 has a top side 1a with an arrangement of conductor contacts 2 on the top side 1a, according to Fig. 4a this can be a ball grid arrangement.
  • Soldering points 3 can be formed on the bottom side 4a of the electronic component 4, for example as ball contacts, and can be placed (approached) on the conductor contacts 2 and on the contact area KV.
  • Fig. 4b shows how the soldering points 3 are placed on the conductor contacts 2 (KV) and how soldering of the contacts (Fig. 4c) begins.
  • Fig. 4c it is shown how the soldering material can run along the contact run area KV when the soldering points are brought closer and soldered to the conductor unit 1. This can be achieved by using the remaining material of the soldering points as soldering contacts, which results from the smaller conductor contact areas.
  • the solder can melt in a soldering furnace and run as shown in Fig. 4d.
  • the contact point KS consists of the soldering material and forms a continuous contact wall between the top side 1a of the conductor unit 1 and the bottom side 4a of the electronic component 4, which is shown in Fig. 4d.
  • the contact path region KV can also be located on the underside of the electronic component 4.
  • the contact path region KV can be arranged on the electronic component and/or on the conductor unit and only have the soldering points/conductor contacts and/or also connecting lines between the adjacent soldering points/conductor contacts.
  • Fig. 5 shows a block diagram of method steps of the method for producing an electrical conductor device according to an embodiment of the present invention.
  • provision S1 of a conductor unit with an upper side and an arrangement of conductor contacts on the upper side takes place, wherein the arrangement corresponds to a predetermined pattern and along a region of the predetermined pattern a
  • a contact point is formed along the contact path area.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein elektrische Leitereinrichtung (100) umfassend, eine Leitereinheit (1) mit einer Oberseite (1a) und einer Anordnung von Leiterkontakten (2) auf der Oberseite (1a), wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen Kontaktverlaufsbereich (KV) bildet; und eine Elektronikkomponente (4), mit Lötstellen (3) und Lötmaterial auf einer Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4), wobei die Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte (2) aufsetzbar sind, wobei die auf die Leiterkontakte (2) aufgesetzten Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial eine entlang des Kontaktverlaufsbereichs (KV) verlaufende Kontaktstelle (KS) bilden

Description

Beschreibung
Titel
Elektrische Leitereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Leitereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung.
Stand der Technik
Es können derzeit für Hochfrequenz-Chips Kugelgitteranordnungen (BGA) oder Landgitteranordnungen als (LGA)- Packages genutzt werden, wobei ein BGA- Package typischerweise für sehr große Chips genutzt wird und LGA-Packages bei kleineren first-Level-Packages für automotive Anwendungen genutzt werden können. Es kann eine industrielle Nutzung jedoch auch mit größeren Packages erfolgen.
Hierbei ist zu bedenken, dass bei einer Einsatztemperaturspanne unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Packages relativ zur Leitereinrichtung (Leiterkarte) möglich sein können.
Üblicherweise können für eine Übertragung einer Hochfrequenz ein galvanischer Ansatz mit Schirmung/Schirmring (auf der Leitereinrichtung) und ein elektromagnetischer Ansatz mittels Hochfrequenz-Antennen (Launcher) am/im first-level-Package genutzt werden.
In der EP 1 722 614 B1 wird eine Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Leitereinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung nach Anspruch 10.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine elektrische Leitereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung anzugeben, wobei Schirmeigenschaften von Kontaktbereichen (beispielsweise an Schnittstellen und/oder Übergänge) verbessert werden können.
Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Leitereinrichtung eine Leitereinheit mit einer Oberseite und einer Anordnung von Leiterkontakten auf der Oberseite, wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen Kontaktverlaufsbereich bildet; eine Elektronikkomponente, mit Lötstellen und Lötmaterial auf einer Unterseite der Elektronikkomponente, wobei die Lötstellen mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte aufsetzbar sind, wobei die auf die Leiterkontakte aufgesetzten Lötstellen mit dem Lötmaterial eine entlang des Kontaktverlaufsbereichs verlaufende Kontaktstelle bilden.
Es kann vorteilhaft ein sogenanntes erste-Level-Package mit einer verbesserten elektromagnetischen (EM-/EMC)-Schirmungseigenschaft und verbesserten EM- Wellen-Transporteigenschaften erzielt werden.
Es können beispielsweise Integrierte Schaltungen, wie Hochfrequenz-IC’s, als Elektronikkomponente genutzt werden, beispielsweise für Funktechnik, Kommunikation, Sensing, Radar, oder weitere. Erfindungsgemäß kann dabei erzielt werden, dass auch für höhere Frequenzen (mit einer kleineren Wellenlänge) die den Hochfrequenztransportweg umgebende Kontaktstelle (diese kann einen oder mehrere Teilbereiche umfassen) eine Schirmung darstellen kann, vorteilhaft eine möglichst homogene und geschlossene bzw dichte Schirmung.
Dadurch kann ein Einfluss gemäß üblicherweise vorliegenden Abständen im Kugellötstellenarray und der Höhe zwischen den Bauteilen und den dadurch entstehenden Öffnungen, wobei dann in üblicher Weise Hochfrequenz-Strahlung entweichen oder eingestrahlt werden kann, verringert oder vermieden werden.
Ein Auftreten von unerwünschten Verkopplungen zwischen benachbarten Hochfrequenz-Übertragungs-Kanälen in einem Package kann dann verringert oder vermieden werden.
Des Weiteren kann ein üblicherweise auftretender Transportverlust verringert werden, welcher sich üblicherweise bei höheren Frequenz einstellen kann, da dann die den Hochfrequenztransportweg umgebenden (Kugel)kontakte (meist auf Massepotential) keine homogene Wellenleitung mehr darstellen, was durch den durchgehenden Kontaktbereich aus der Erfindung jedoch verringert werden kann.
Da üblicherweise bei beabstandeten Kontakten, gegeben durch den Abstand der Kontakte und der Höhe zwischen den Bauelementen (zwischen der Leitereinrichtung und der Elektronikeinrichtung, was als „Stand offs“ bezeichnet werden kann), Öffnungen entstehen und dadurch sich die elektromagnetische Welle nicht mehr homogen fortpflanzen kann, kann das zu erhöhten Transportverlusten führen.
Gemäß der Erfindung kann vorteilhaft erzielt werden, dass eine Wirkung und ein Auftreten solcher Inhomogenitäten beseitigt oder verringert werden kann, was zu verbessertem Schirmungs- und Übertragungsverhalten bei Kugelgitteranordnungen führen kann. Die Leitereinheit kann eine Leiterplatte oder Leiterkarte umfassen und die Elektronikkomponente kann einen Chip, eine Verkapselung mit einem Interposer und den Lötstellen und Lötmaterial auf einer Unterseite der Elektronikkomponente umfassen. Bei dem Interposer kann es sich um eine Verteilebene (meist auch eine Leiterkarte, welche im Chipgehäuse mit eingegossen wird) handeln. Durch den Interposer kann eine Chip-/Halbleiter- Kontaktfläche auf das größere BGA/LGA-Layout (Kugel- oder Landgrittarray) verdrahtet werden.
Die Elektronikkomponente kann dabei den Chip in der Mitte oder in einen Mittelbereich der Verkapselung und/oder des Interposers aufweisen, wobei sich auf der Unterseite des Interposers der Bereich mit den Lötstellen über den Bereich des Chips hinauserstrecken kann oder nur außerhalb des Chipbereichs angeordnet sein kann.
Die Leiterkontakte können koaxiale Leitungen und/oder Mikrostreifenleitungen umfassen, welche auf und/oder durch die Leitereinheit verlaufen können.
Üblicherweise werden keine geschlossenen oder halb offenen Löt(ring)profile über einen Kontaktbereich, etwa als Kugelkontakt, hinaus realisiert, beispielsweise ist eine U-Form unüblich. Nach der Erfindung kann diese Einschränkung bei Kontaktstellen, vorteilhaft bei Kugelkontaktarrays, aufgehoben werden. Eine Einstrahlung in benachbarte Komponenten, von der Elektronikkomponente aus, sowie eine Strahlungskopplung kann verringert oder vermieden werden, da ein Abschirmeffekt verbessert werden kann. Dabei können auch Schirmungs- und HF-Transporteigenschaften deutlich verbessert werden.
Bei den Lötstellen und dem Lötmaterial, etwa bei den Kugeln in einer Kugelgitteranordnung, kann ein bestimmter Abstand zwischen den Lötstellen (etwa den Kugeln) und eine Dicke dieser Lötstellen (etwa der Kugeln) bereitgestellt sein. Der zusammenhängende Kontaktverlaufsbereich und die damit verlaufende Kontaktstelle kann eine verbesserte Schirmung darstellen und unerwünschte Verkopplungen zu benachbarten HF-Anschlüssen auf dem Package verringert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung umfasst die Leitereinheit eine Leiterkarte oder eine Leiterplatte.
Bei der Leiterplatte kann es sich um eine gedruckte Leiterplatte (PCB) handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung stellen die Leiterkontakte eine Kugelgitteranordnung dar.
Die Kugelgitteranordnung (ball grid array) kann vorbestimmte Abstände haben, wobei dies sowohl die Leiterkontakte als Landkontakte auf der Leitereinheit als auch die Lötstellen als Gegenkontakt auf der Elektronikkomponente betreffen kann, wobei diese Gegenkontakte dann sogenannte Kugelkontakte mit den Lötmaterial in Kugelform darstellen können. Die Kugelkontakte und die Leiterkontakte können einen bestimmten Radius aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung besteht die Kontaktstelle aus dem Lötmaterial und bildet eine durchgehende Kontaktwand zwischen der Oberseite der Leitereinheit und der Unterseite der Elektronikkomponente und weist elektromagnetische Abschirmungseigenschaften auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung ist das vorbestimmte Muster eine Gitteranordnung und der Bereich des vorbestimmten Musters bildet für den Kontaktverlaufsbereich ein rundum geschlossenes oder offenes Rechteck.
Der Kontaktverlaufsbereich kann beispielsweise eine U-Form aufweisen und die Lötstellen der Elektronikkomponente zumindest bereichsweise lateral umlaufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung bildet der Bereich des vorbestimmten Musters für den Kontaktverlaufsbereich ein offenes Rechteck und weist zu einer bestimmten Seite der Leitereinheit eine Öffnung auf, wobei die Leitereinheit einen Wellenleiter umfasst, welcher sich durch die Öffnung bis zum offenen Rechteck oder in dieses hinein erstreckt. Durch den Kontaktverlaufsbereich kann an dessen geschlossener Seite ein verbesserter Abschirmeffekt erzielt sein, zur offenen Seite hingegen jedoch verringert und es kann eine Abstrahlung in/aus dieser Richtung orientiert sein, was durch eine vorliegende Wellenleitung (Wellenleiter) zur Verbesserung der dortigen Wellenleitung genutzt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung weisen die Leiterkontakte für den Kontaktverlaufsbereich gegenüber den Leiterkontakten außerhalb des Kontaktverlaufsbereichs einen kleineren Flächeninhalt auf.
Wenn alle Lötstellen eine gleiche Menge und Dimension an Lötmaterial aufweisen, dann kann beim Aufsetzen der Lötstellen auf die Landkontakte/Leiterkontakte eine Ausbildung der entlang des Kontaktverlaufsbereichs verlaufenden Kontaktstelle erzielt werden, so dass zum Erzeugen des Kontaktes dort pro Lötstelle weniger Lötmaterial nötig ist, als für die übrigen Kontaktstellen außerhalb des Kontaktverlaufsbereichs und daher der Verlaufsbereich zwischen den separierten oder verbundenen Leiterkontakten und Lötstellen im Kontaktverlaufsbereich über die Fläche mit Lötmaterial kompensiert werden kann.
Das Kugelgittergehäuse der Verkapselung der Elektronikkomponente mit einem innenliegenden Chip kann vorteilhaft mit Lötkugeln beballt bereitgestellt sein. Die Größe dieser Kugeln (balls) kann nach einem Lötmengenbedarf variiert werden.
Die Leiterkarte kann vor dem Verlöten mit den Bauteilen mit einem Lot- und Flußmittel nur an den zu verlötenden Stellen benetzt werden, wobei eine solche selektive Benetzung durch eine Lochschablone aufliegend auf der Leiterkarte (Dicke der Schablone beeinflußt die Menge an Lot) vorbereitet werden kann. Dann kann mittels eines Rakels eine Lotpaste über der Schablone verteilt werden und anschließend die Schablone entfernt werden und anschließend die Bauteile (beispielsweise die Kugelgitteranordnung mit der Elektronikkomponente/BGA) auf die Leiterkarte (mit den geräkelten Lötdepots) aufgesetzt werden. Anschließend kann das Ganze in einen Lötofen geschickt werden. Eine Höhe zwischen der Elektronikkomponente und der Leitereinheit kann vorteilhaft überall gleich bleiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung ist die Elektronikkomponente dazu eingerichtet, eine elektromagnetische Strahlung abzustrahlen und/oder zu empfangen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der elektrischen Leitereinrichtung ist ein vorbestimmter Abstand zwischen der Oberseite der Leitereinheit und der Unterseite der Elektronikkomponente eingehalten.
Insgesamt kann die Elektronikkomponente mit Lötstellen und dem Lötmaterial auch in üblicher Dimension bereitgestellt sein und mit der angepassten Dimension der Leitereinheit mit den Leiterkontakten auch über standardisierte Lötprozesse ein Brückenschluß zur nächstliegenden Lötstelle geschlagen werden. Durch die entlang des Kontaktverlaufsbereichs verlaufende Kontaktstelle kann eine dichte und/oder geschlossene metallisch leitende Ebene oder Wand erzeugt werden und eine sehr gute Schirmung des HF-führenden Weges erreicht werden. Auf diese Weise kann mit einer geschlossenen oder teilweise offenen Form, etwa einem Rechteck, ein Schirmring zumindest bereichsweise lateral um die Elektronikkomponente herum erzeugt sein, welcher beispielsweise auf ein Massepotential gelegt sein kann. Beim Auftreten einer EM-Welle können die Dämpfungs- und/oder Transporteigenschaften verbessert sein, wobei vorteilhaft keine Spezialgehäuse oder besondere Ausführungen beim Package benötigt werden, jedoch auch möglich sind.
Des Weiteren können Geometrien der Lötstellen und/oder der Leiterkontakte (Landbereiche) auf der Leitereinheit und/oder dem Package an sich an Spalte und Durchmesser der Lötstellen angepasst werden. Hierbei können Layoutanpassungen auf der Leitereinheit, dabei auch Durchmesser der Kugelkontakte, falls vorhanden, erfolgen und gestatten dadurch eine einfache Optimierung des Brückenschlusses. Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer elektrische Leitereinrichtung ein Bereitstellen einer Leitereinheit mit einer Oberseite und einer Anordnung von Leiterkontakten auf der Oberseite, wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen Kontaktverlaufsbereich bildet; und ein Bereitstellen einer Elektronikkomponente, mit Lötstellen und Lötmaterial auf einer Unterseite der Elektronikkomponente, wobei die Lötstellen mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte aufgesetzt werden, wobei mit den auf den Leiterkontakten aufgesetzten Lötstellen mit dem Lötmaterial eine entlang des Kontaktverlaufsbereichs verlaufende Kontaktstelle gebildet wird, vorteilhaft beim Löten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird die Kontaktstelle aus dem Lötmaterial geformt und eine durchgehende Kontaktwand zwischen der Oberseite der Leitereinheit und der Unterseite der Elektronikkomponente gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird der Bereich des vorbestimmten Musters für den Kontaktverlaufsbereich als ein rundum geschlossenes oder offenes Rechteck gebildet.
Die elektrische Leitereinrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Oberseite einer Leitereinheit in einer elektrischen Leitereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor einem Anordnen einer Elektronikkomponente mit Lötstellen;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Leitereinheit aus der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Oberseite einer
Leitereinheit in einer elektrischen Leitereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Leitereinheit beim Anordnen einer Elektronikkomponente nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer elektrische Leitereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Oberseite einer Leitereinheit in einer elektrischen Leitereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor einem Anordnen einer Elektronikkomponente mit Lötstellen.
Die Draufsicht auf die Oberseite 1 a der Leitereinheit 1 ist schematisch mit dem Muster der Leiterkontakte 2 gezeigt. Des Weiteren befindet sich nach nachträglicher Positionierung (symbolisch gezeigt) in einem Bereich in der Mitte über der Leitereinheit der Chip der Elektronikkomponente 4 (hier ist nur der Chip mit dem Zeichen „4“ markiert). Eine Anordnung von Leiterkontakten 2 kann einem vorbestimmten Muster entsprechen, welches in diesem Fall ein Gitter darstellt. In einem inneren Bereich der Gitteranordnung kann ein Kontaktverlaufsbereich KV vorhanden sein, welcher vorteilhaft ein Rechteck bilden kann. Dieser Kontaktverlaufsbereich KV ist in diesem Fall nur als Trajektorie dargestellt, da erst nach dem Verlaufen des Lötmaterials der Lötstellen (nicht gezeigt) eine Kontaktwand entlang dieser Trajektorie vorhanden sein kann. In der Fig. 1 wird in der rechten Reihe der Leiterkontakte 2 gezeigt, wie deren Ausdehnung (Dimension, Radius) ohne das Material der Lötstellen aussehen kann, wobei die übrigen dargestellten Leiterkontakte 2 auch eine Überlagerung mit dem Material der Lötstellen zeigen, insbesondere im relativen Größenvergleich zueinander. Bei den Lötstellen und den Leiterkontakten kann es sich hierbei vorteilhaft um ein Kugelgitterarray handeln.
Die Doppelkreise stellen eine schematische Darstellung der Leiterkontakte 2 mit draufgesetzen Lötstellen der Elektronikkomponente dar. Um die Größendimension zu erkennen, ist im rechten Bereich des Kontaktverlaufsbereichs KV ein Leiterkontakt 2 symbolisch ohne die Kugel der Lötstelle gezeigt. Die Größendimensionen der Doppelkreisdarstellung können auch umgekehrt sein, dann kann der Leiterkontakt einen größeren Radius aufweisen als die Lötstelle.
Der Kontaktverlaufsbereich KV kann jedoch auch metallische Leiter oder Profile umfassen, die zwischen den Leiterkontakten 2 für den Kontaktverlaufsbereich verlaufen können und das verlaufende Lötmaterial besser aufnehmen oder verteilen können.
Die Elektronikkomponente 4 kann dabei den Chip in der Mitte oder in einen Mittelbereich der Verkapselung und/oder des Interposers aufweisen, wobei sich auf der Unterseite des Inerposers der Bereich mit den Lötstellen über den Bereich des Chips hinauserstrecken kann oder, wie in der Fig. 1 gezeigt nur außerhalb des Chipbereichs angeordnet sein kann (Interposer und Verkapselung werden nicht gezeigt). In der Fig. 1 ist zur Übersicht nur der Chip als Teil der Elektronikkomponente 4 markiert, die Bereiche der Verkapselung und/oder des Interposers mit den Lötstellen über den Leiterkontakten 2 sind auch Teil der Elektronikkomponente 4, jedoch in der Fig. 1 nicht gezeigt. Auch die Figuren 2 und 3 zeigen symbolisch die Position des Chips als Teil der Elektronikkomponente 4 über der Leitereinheit 1 .
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Leitereinheit aus der Fig. 1 .
In der Fig. 2 ist gezeigt, wie die Anordnung von Leiterkontakten 2 beschaffen sein kann. Dabei kann ein Flächeninhalt jener Leiterkontakte 2 im Kontaktverlaufsbereich KV geringer sein als außerhalb des Kontaktverlaufsbereichs KV, um ausreichend Lötmaterial für das Ausbilden der Kontaktstelle KS gewährleisten zu können.
Fig.2 zeigt vorteilhaft die Leiterbahnstrukturen auf der Leitereinheit 1 , welche vorteilhaft im Herstellungsprozess mit Lot benetzt werden können, wobei eine Lochmaske und ein Rakel genutzt werden können.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Oberseite einer Leitereinheit in einer elektrischen Leitereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung zur Ausführung aus der Fig. 1 gezeigt, wobei jedoch der Kontaktverlaufsbereich KV ein zu einer Seite offenes Rechteck bildet, im Gegensatz zur Fig. 1 , in welcher der Kontaktverlaufsbereich KV ein geschlossenes Rechteck bildet. Nach der Fig. 3 kann sich des Weiteren ein Wellenleiter WL in oder auf der Leitereinheit 1 von einer Seite bis in den Rechtecksbereich des Kontaktverlaufsbereichs KV erstrecken.
Nach der Fig. 3 kann beispielsweise ein RF Signal aus dem Package heraus über die Wellenleitung WL geleitet werden. Bei der Wellenleitung WL kann es sich um eine Koaxial-Wellenleitung handeln und die Kontaktstelle kann einen Lötring zur Speisung der Wellenleitung auf einer Leiterkarte darstellen.
Fig. 4a - d zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Leitereinheit beim Anordnen einer Elektronikkomponente nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den Figuren 4a - 4d ist eine Abfolge des Aufsetzens der Elektronikkomponente 4 auf die Leitereinheit 1 gezeigt
Die Leitereinheit 1 weist eine Oberseite 1a mit einer Anordnung von Leiterkontakten 2 auf der Oberseite 1a auf, nach der Fig. 4a kann dies eine Kugelgitteranordnung sein. Lötstellen 3 können auf der Unterseite 4a der Elektronikkomponente 4 ausgebildet sein, etwa als Kugelkontakte, und auf die Leiterkontakte 2 und auf den Kontaktverlaufsbereich KV aufgesetzt (angenähert) werden.
In der Fig. 4b ist gezeigt, wie die Lötstellen 3 auf die Leiterkontakte 2 (KV) aufgesetzt werden und ein Verlöten der Kontakte (Fig. 4c) beginnt.
Nach der Fig. 4c ist gezeigt, wie bei einem weiteren Annähern und Verlöten der Lötstellen an die Leitereinheit 1 ein Verlaufen des Lötmaterials entlang des Kontaktverlaufsbereich KV erfolgen kann. Dies kann durch das übrigbleibende Material der Lötstellen als Lötkontakte erzielt werden, welches aus den kleineren Leiterkontaktflächen resultiert. Das Lot kann in einem Lötofen aufschmelzen und gemäß der Darstellung in der Fig. 4d verlaufen.
Die Kontaktstelle KS besteht aus dem Lötmaterial und bildet eine durchgehende Kontaktwand zwischen der Oberseite 1a der Leitereinheit 1 und der Unterseite 4a der Elektronikkomponente 4, was in der Fig. 4d gezeigt ist.
Nach der Fig. 4d ist auch gezeigt, dass sich der Kontaktverlaufsbereich KV auch auf der Unterseite der Elektronikkomponente 4 befinden kann. Somit kann der Kontaktverlaufsbereich KV an der Elektronikkomponente und/oder an der Leitereinheit angeordnet sein und nur die Lötstellen/Leiterkontakte und/oder auch Verbindungsleitungen zwischen den benachbarten Lötstellen/Leiterkontakten aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren zum Herstellen einer elektrische Leitereinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 einer Leitereinheit mit einer Oberseite und einer Anordnung von Leiterkontakten auf der Oberseite, wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen
Kontaktverlaufsbereich bildet; und ein Bereitstellen S2 einer Elektronikkomponente, mit Lötstellen und Lötmaterial auf einer Unterseite der Elektronikkomponente, wobei die Lötstellen mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte aufgesetzt werden, wobei mit den auf den Leiterkontakten aufgesetzten Lötstellen mit dem Lötmaterial eine entlang des
Kontaktverlaufsbereichs verlaufende Kontaktstelle gebildet wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Leitereinrichtung (100) umfassend,
- eine Leitereinheit (1) mit einer Oberseite (1 a) und einer Anordnung von Leiterkontakten (2) auf der Oberseite (1 a), wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen Kontaktverlaufsbereich (KV) bildet; eine Elektronikkomponente (4), mit Lötstellen (3) und Lötmaterial auf einer Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4), wobei die Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte (2) aufsetzbar sind, wobei die auf die Leiterkontakte (2) aufgesetzten Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial eine entlang des Kontaktverlaufsbereichs (KV) verlaufende Kontaktstelle (KS) bilden.
2. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach Anspruch 1 , bei welcher die Leitereinheit (1) eine Leiterkarte oder eine Leiterplatte umfasst.
3. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Leiterkontakte (2) eine Kugelgitteranordnung darstellen.
4. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Kontaktstelle (KS) aus dem Lötmaterial besteht und eine durchgehende Kontaktwand zwischen der Oberseite (1a) der Leitereinheit (1) und der Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4) bildet und elektromagnetische Abschirmungseigenschaften aufweist.
5. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das vorbestimmte Muster eine Gitteranordnung ist und der Bereich des vorbestimmten Musters für den Kontaktverlaufsbereich (KV) ein rundum geschlossenes oder offenes Rechteck bildet.
6. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach Anspruch 5, bei welcher der Bereich des vorbestimmten Musters für den Kontaktverlaufsbereich (KV) ein offenes Rechteck bildet und zu einer bestimmten Seite der Leitereinheit (1) eine Öffnung aufweist, wobei die Leitereinheit (1) einen Wellenleiter (WL) umfasst, welcher sich durch die Öffnung bis zum offenen Rechteck oder in dieses hinein erstreckt.
7. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Leiterkontakte (2) für den Kontaktverlaufsbereich (KV) gegenüber den Leiterkontakten (2) außerhalb des Kontaktverlaufsbereichs (KV) einen kleineren Flächeninhalt aufweisen.
8. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Elektronikkomponente (4) dazu eingerichtet ist, eine elektromagnetische Strahlung abzustrahlen und/oder zu empfangen.
9. Elektrische Leitereinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher ein vorbestimmter Abstand zwischen der Oberseite (1 a) der Leitereinheit (1) und der Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4) eingehalten ist.
10. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitereinrichtung (100), umfassend die Schritte:
- Bereitstellen (S1) einer Leitereinheit (1) mit einer Oberseite (1 a) und einer Anordnung von Leiterkontakten (2) auf der Oberseite (1 a), wobei die Anordnung einem vorbestimmten Muster entspricht und entlang eines Bereiches des vorbestimmten Musters einen Kontaktverlaufsbereich (KV) bildet;
Bereitstellen (S2) einer Elektronikkomponente (4), mit Lötstellen (3) und Lötmaterial auf einer Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4), wobei die Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial auf die Leiterkontakte (2) aufgesetzt werden, wobei mit den auf den Leiterkontakten (2) aufgesetzten Lötstellen (3) mit dem Lötmaterial eine entlang des Kontaktverlaufsbereichs (KV) verlaufende Kontaktstelle (KS) gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Kontaktstelle (KS) aus dem Lötmaterial geformt wird und eine durchgehende Kontaktwand zwischen der Oberseite (1 a) der Leitereinheit (1) und der Unterseite (4a) der Elektronikkomponente (4) gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , bei welchem der Bereich des vorbestimmten Musters für den Kontaktverlaufsbereich (KV) als ein rundum geschlossenes oder offenes Rechteck gebildet wird.
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