WO2018192976A1 - Electrical circuit structure and method for producing same - Google Patents

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WO2018192976A1
WO2018192976A1 PCT/EP2018/059911 EP2018059911W WO2018192976A1 WO 2018192976 A1 WO2018192976 A1 WO 2018192976A1 EP 2018059911 W EP2018059911 W EP 2018059911W WO 2018192976 A1 WO2018192976 A1 WO 2018192976A1
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electromagnetic radiation
carrier
radiation source
irradiation
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PCT/EP2018/059911
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Hans Jürgen Maier
Marc Christopher Wurz
Sebastian BERINGER
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Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical circuit structure on a carrier body made of a non-conductive carrier material by direct structuring of the carrier body by means of an electromagnetic radiation source according to the further features of claim 1.
  • the invention also relates to such an electrical circuit structure.
  • electrical circuit structures produced by direct structuring are also referred to as MID (Molded Interconnect Device).
  • the direct structuring can take place by means of a laser, in this case it is a laser direct structuring method (LDS method). Such a method is already widely used in practice in the production of, for example, injection-molded circuit carriers.
  • the advantages of the MID technology over conventional methods of circuit carrier generation lie in the improved freedom of design and environmental compatibility as well as in a rationalization potential with regard to the manufacturing process of the end product.
  • the improved design freedom and the integration of electrical and mechanical functions in an injection molded part can lead to a miniaturization of the assembly.
  • new functions can be realized and any shapes can be designed.
  • a thermoplastic material is doped with a laser-activatable additive material.
  • a laser beam activates the additive material in the writing process in accordance with the course of the subsequent printed conductor structure and at the same time generates a microrough track.
  • the metal particles of this track form the germs for the subsequent metallization.
  • the printed conductor layers are formed precisely on these tracks.
  • a method for producing an electrical circuit structure of the aforementioned type is known, for example, from DE 10 2012 105 765 A1.
  • the known methods require that following the provision of the carrier body structured with the electrically conductive coating, further elaborate production steps follow, in particular production steps which require clean-room technology.
  • the object of the invention is to expand the possibilities of such direct structuring production methods, so that the entire production process and possibly subsequent production steps can be simplified.
  • This object is achieved by a method for producing an electrical circuit structure on a carrier body from the non-conductive carrier material by direct structuring of the carrier body by means of at least one electromagnetic radiation source with the steps:
  • three-dimensional coils or transformers can be produced on the carrier body by the method according to the invention, or metal structures penetrating the carrier body or entering into the depth of the carrier body, such as vias (through-contacts) or metallic heat sinks.
  • the invention makes it possible, in particular, to realize multilayer or multilayer structures on the carrier body with electrical, insulating and / or magnetic functionality in the context of the direct structuring method.
  • the recess may e.g. a through-hole penetrating the carrier body, a blind hole or a groove.
  • the recess may e.g. U-shaped, V-shaped or formed as a recess with oblique side walls and a substantially flat bottom.
  • a selective irradiation with the at least one electromagnetic radiation source at the surface of the carrier body facing the radiation source can also take place in order to produce regions activated on this surface side of the carrier body.
  • the electromagnetic radiation source can in particular be set up to emit radiation in the form of light, for example laser light.
  • the electrically conductive coating may be, for example, a coating with copper, silver, tin and / or gold, or an alloy of such materials.
  • the electrically conductive coating can be applied for example by an electrochemical process on the carrier body.
  • the electrochemical deposition of the electrically conductive coating has the advantage that the deposition process is not gravitational, so that it is possible to produce even complex 3D components with cavities or undercuts.
  • the additive material is selected such that it remains substantially unaffected by the radiation of the electromagnetic radiation source and, moreover, exhibits good adhesion to the electrically conductive coating to be applied.
  • the additive material may e.g. Be palladium, e.g. in the form of embedded in the substrate palladium microorganisms.
  • the carrier body may e.g. produced by a plastic manufacturing process, e.g. by injection molding. Accordingly, the carrier material may be a plastic material suitable for such a plastic manufacturing process, e.g. a polymer.
  • the irradiation takes place on side walls of recesses of the carrier body in the depth of the carrier body, without causing the irradiation of opposing side walls of recesses, the radiation source and / or the carrier body for radiation deflection of the electromagnetic radiation of at least an electromagnetic radiation source are pivoted relative to each other.
  • the radiation source and / or the carrier body for radiation deflection of the electromagnetic radiation of at least an electromagnetic radiation source are pivoted relative to each other.
  • the electromagnetic radiation of the at least one electromagnetic radiation source is deflected by one or more radiation deflecting components into a direction suitable for irradiation of different side walls of recesses of the carrier body.
  • the radiation deflecting components may include reflecting components, such as For example, have mirrors, or components such as prisms or grids. The mirrors may also be partially permeable, for example semipermeable for certain wavelengths.
  • Strahlungsablenkbauer may be wholly or partially attached to the electromagnetic radiation source and thus mitwandern in an adjustment of the electromagnetic radiation source, they may alternatively or additionally, at least in parts, be arranged separately from the radiation source, for example on a separate holding device.
  • the second wavelength may be smaller than the first wavelength.
  • the second wavelength can be eg 600 nm, the first wavelength 650 nm.
  • the reflective property of the semitransparent mirror system can be used by means of the irradiation with the first wavelength, so that an activation of the additive material can take place in side walls.
  • the second wavelength which is lower and accordingly permeable to the mirror, thus the bottom of the recess can be activated.
  • the activated areas are now structurable with the electrically conductive coating.
  • two different electromagnetic radiation sources can be used, for example two lasers with different wavelengths, which can be arranged side by side.
  • At least one activated region completely penetrates the carrier body up to a surface side of the carrier body facing away from the radiation source.
  • a via are generated in the carrier body. While such a via can be hollow on the inside, by creating a recess filled, for example, with metal material, a relatively solid metal body can be produced in the carrier body, which can serve, for example, for heat dissipation and accordingly cooling of electronic components arranged on the carrier body.
  • a semiconductor chip disposed on the carrier body e.g. a microprocessor to be cooled efficiently and without additional elements.
  • the mentioned complete penetration of the recess with the activated region furthermore makes it possible to provide contacting elements, for example SMD soldering pads, on the rear side of the carrier body, which can be used to connect the electrical circuit structure realized on the carrier body to other electrical circuit elements.
  • contacting elements for example SMD soldering pads
  • packaging can already be produced in an integrated manufacturing process and immediately integrated into the carrier body.
  • at least one further functional layer is produced above the electrically conductive coating of the carrier body. In this way, with the inventive method with little effort a multilayer electrical circuit structure can be realized, in contrast to the substantially planar structures that can be produced by methods of the prior art.
  • the further functional layer is an electrically conductive layer, an electrically insulating layer and / or a magnetically active layer.
  • the further functional layers which are selected from the three types of layers mentioned, can be arranged several times one above the other.
  • a magnetically active functional layer for example a body, for example in the form of a foil, of soft-magnetic or hard-magnetic material via an electrically conductive coating produced by the aforementioned method, and in turn to produce an electrically conductive layer, which is connected to the underlying electrically conductive coating.
  • a coil or a transformer can be produced particularly efficiently with the method according to the invention.
  • the carrier body is produced with form-locking elements, which are adapted to mechanically connect the carrier body with at least one further carrier body by a positive connection.
  • counter-form-fitting elements may be present on the further carrier body, which are formed as a counterpart to the form-closure elements of the first-mentioned carrier body.
  • the carrier body and the further carrier body can be positively coupled with each other.
  • the positive connection also includes the possibility that a certain frictional connection or frictional engagement is present between the interlocking element and the counter-interlocking element, for example such that the interlocking element is clamped to the counter-interlocking element.
  • interlocking elements may be arranged, for example in the form of knobs on the carrier body, similar to toy clamps.
  • the electrical circuit structure produced according to the invention can be connected to the carrier body according to a system of clamping modules with other carrier bodies designed to be compatible with it.
  • the electrical contacts between carrier bodies can be produced directly by plugging together, for example by producing corresponding contact surfaces on the carrier bodies or their surfaces.
  • the invention is particularly suitable for the production of microcomponents and microsystems, ie electrical circuit structures in microtechnology.
  • microsystems or microcomponents are elements in which the individual structures, for example the width of printed interconnects, are in the micrometer range, for example in the range of less than 500 ⁇ m.
  • the selectively generated by the electromagnetic radiation structures of the carrier body are formed as microstructures. Accordingly, an electrical circuit structure can be generated in microtechnology.
  • the material thickness of the carrier body may be, for example, at least ten times as great as the width of conductor tracks formed by the electrically conductive coating of the carrier body in the activated regions.
  • one, several or all of the recesses of the carrier body are generated by irradiation of the carrier body with an electromagnetic radiation source.
  • an electromagnetic radiation source used for the production of the recesses of the carrier body may be the same electromagnetic radiation source as used in the method explained in the introduction for the production of the activated regions of the additive material, or another electromagnetic radiation source, e.g. an electromagnetic radiation source with higher power.
  • a multiple carrier body is processed, which has a plurality of carrier bodies, on each of which said direct structuring of the carrier body is carried out by means of the electromagnetic radiation source.
  • the method according to the invention can also be used for mass production. optimized production.
  • the multi-carrier body may be similar to a wafer in semiconductor technology.
  • the individual carrier bodies can then be separated from the multiple carrier body and then further processed separately or fed to a use.
  • an electrical circuit structure having a carrier body made of a nonconductive carrier material embedded in the carrier material, which can be activated by irradiation with an electromagnetic radiation source additive, wherein the carrier body in selectively activated areas of the additive material has an electrically conductive coating , which forms at least part of the electrical circuit structure, characterized in that the electrically conductive coating of the carrier body in the activated regions is present at least on side walls of recesses of the carrier body in the depth of the carrier body.
  • Figure 1 an arrangement for producing an electrical circuit structure in side sectional view
  • Figure 2 an electrical circuit structure in side sectional view
  • Figure 6 the electrical circuit structure shown in Figure 5 in a side sectional view
  • FIG. 7 shows the electrical circuit structure shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a carrier body 1 made of the non-conductive carrier material with an additive material embedded in the carrier material and activatable by irradiation with the electromagnetic radiation source.
  • the carrier body 1 is directly structured by one or more electromagnetic radiation sources 6 by irradiation with an electromagnetic radiation 7.
  • the carrier body 1 has a surface side 4 facing the radiation source 6 and a surface side (rear side) 5 facing away from the radiation source 6.
  • the carrier body 1 has a plurality of recesses 2, each of which extends one piece into the depth of the carrier body 1. In some of the recesses 2, further recesses 2 adjoin each other, which extend completely through the carrier body 1, ie, as far as the surface side 5.
  • Each of these recesses 2 has one or more side walls 3. As sidewalls are understood in the depth (z-direction) of the support body extending walls of the respective recess 2.
  • the side walls 3 present a particular challenge, in particular if they extend at an acute angle to the direction of the radiation 7 .
  • a radiation deflecting component 8 is used for irradiating such side walls. This is particularly useful in the recesses which continue to go deeper, in particular the recesses 2 penetrating the carrier body 1, especially as these sometimes have very small dimensions. In this case, for example, micro mirrors can be placed in the respective recess 2.
  • the central recess 2 is not only superficially coated metallically, but filled with it, so that in this way a heat sink 1 1 is formed.
  • no external heat sink must be used.
  • functional parts 13 are inserted in a further manufacturing step, for example, for a soft magnetic flux guide, which form a further functional layer on the support body 1.
  • a further electrical coating 14 was applied above the functional parts 13, which is electrically connected in the form of a coil arrangement with the coatings 12 of the oblique side walls 3.
  • the carrier body 1 can additionally be produced with positive-locking elements 16 in the manner of clamping modules.
  • the support body 1 with other support bodies having comparable form-locking elements, which can be coupled to the interlocking elements 16 of the support body 1, are mechanically connected.
  • FIGS. 3 to 5 show only the electrically effective with these steps produced areas, the electrically neutral areas of the support body 1 are not shown for the sake of clarity.
  • the lower layer that is to form the coil or the transformer is first represented by generating activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation by means of the radiation source and by the subsequently applied electrically conductive coating.
  • the vias 10 already made.
  • the annular functional part 13 is now used in corresponding remaining regions of the recesses 2, which is intended to form the magnetic core in the coil or transformer to be produced.
  • the functional part 13 can be provided in the form of a film.
  • FIG. 5 shows that, by means of a further electrochemical deposition process, an upper coating layer 14 of an electrically conductive coating is selectively applied and is electrically connected to the regions of the coating 12 projecting beyond the functional part 13. As a result, a coil with several turns is made.
  • FIG. 6 shows the arrangement according to FIG. 5 in a side view, wherein the carrier component 1 is also shown. It can be seen that the vias 10 on the rear side 5 provide electrical connection surfaces, via which the coil or the transformer can be electrically contacted. The back side 5 thus forms a contacting side of the arrangement.
  • FIG. 7 shows the arrangement according to FIG. 6 in a viewing direction on the surface side 5, so that the connection surfaces provided by the vias 10 can be recognized.

Abstract

The invention relates to a method for producing an electrical circuit structure on a carrier body made of non-conductive carrier material, in which said carrier body undergoes direct structuring using at least one source of electromagnetic radiation, the method involving the steps of: a) supplying the carrier body, which is made of the non-conductive carrier material with an additive material that is embedded into said carrier material and can be activated by irradiating with said electromagnetic radiation source, b) producing activated regions of the additive material provided in the carrier material, by selectively irradiating with the at least one electromagnetic radiation source, said irradiation occurring at least on lateral walls of recesses in the depth direction of the carrier body, and c) producing an electrically conductive coating for the carrier body in these activated regions. The invention also relates to an electrical circuit structure of this type.

Description

Elektrische Schaltungsstruktur und Verfahren zu deren Herstellung  Electrical circuit structure and method for its manufacture
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungs- struktur auf einem Trägerkörper aus einem nicht leitenden Trägermaterial durch eine Direktstrukturierung des Trägerkörpers mittels einer elektromagnetischen Strahlungsquelle gemäß den weiteren Merkmalen des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine derartige elektrische Schaltungsstruktur. Solche durch Direktstrukturierung hergestellte elektrische Schaltungsstrukturen werden auch als MID (Molded Interconnect Device) bezeichnet. Die Direktstrukturierung kann mittels eines Lasers erfolgen, in diesem Fall handelt es sich um ein Laser-Di- rektstrukturierungsverfahren (LDS-Verfahren). Ein solches Verfahren wird in der Praxis bei der Herstellung beispielsweise spritzgegossener Schaltungsträger bereits viel- fach eingesetzt. The invention relates to a method for producing an electrical circuit structure on a carrier body made of a non-conductive carrier material by direct structuring of the carrier body by means of an electromagnetic radiation source according to the further features of claim 1. The invention also relates to such an electrical circuit structure. Such electrical circuit structures produced by direct structuring are also referred to as MID (Molded Interconnect Device). The direct structuring can take place by means of a laser, in this case it is a laser direct structuring method (LDS method). Such a method is already widely used in practice in the production of, for example, injection-molded circuit carriers.
Die Vorteile der MID-Technik gegenüber klassischen Methoden der Schaltungsträgererzeugung liegen sowohl in der verbesserten Gestaltungsfreiheit und Umweltverträglichkeit als auch in einem Rationalisierungspotenzial bezüglich des Herstellungs- prozesses des Endprodukts. Die verbesserte Gestaltungsfreiheit und die Integration von elektrischen und mechanischen Funktionen in ein Spritzgussteil können zu einer Miniaturisierung der Baugruppe führen. Außerdem können neue Funktionen realisiert und beliebige Formen gestaltet werden. Bei dem bekannten LDS-Verfahren wird ein thermoplastischer Kunststoff mit einem laseraktivierbaren Additivmaterial dotiert. Ein Laserstrahl aktiviert im schreibenden Verfahren entsprechend dem Verlauf der späteren Leiterbahnstruktur das Additivmaterial und erzeugt zugleich eine mikroraue Spur. Die Metallpartikel dieser Spur bilden die Keime für die nachfolgende Metallisierung. In einem stromlosen Kupferbad entstehen genau auf diesen Spuren die Leiterbahnschichten. Nacheinander lassen sich so Schichten aus Kupfer, Nickel und/oder Gold aufbringen. Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsstruktur der zuvor erwähnten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2012 105 765 A1 bekannt. Die bekannten Verfahren erfordern es, dass nach der Bereitstellung des mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung strukturierten Trägerkörpers weitere, aufwändige Herstellungsschritte folgen, insbesondere Herstellungsschritte, die Reinraumtechnik erfordern. The advantages of the MID technology over conventional methods of circuit carrier generation lie in the improved freedom of design and environmental compatibility as well as in a rationalization potential with regard to the manufacturing process of the end product. The improved design freedom and the integration of electrical and mechanical functions in an injection molded part can lead to a miniaturization of the assembly. In addition, new functions can be realized and any shapes can be designed. In the known LDS process, a thermoplastic material is doped with a laser-activatable additive material. A laser beam activates the additive material in the writing process in accordance with the course of the subsequent printed conductor structure and at the same time generates a microrough track. The metal particles of this track form the germs for the subsequent metallization. In an electroless copper bath, the printed conductor layers are formed precisely on these tracks. One after the other layers of copper, nickel and / or gold can be applied. A method for producing an electrical circuit structure of the aforementioned type is known, for example, from DE 10 2012 105 765 A1. The known methods require that following the provision of the carrier body structured with the electrically conductive coating, further elaborate production steps follow, in particular production steps which require clean-room technology.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten solcher Direktstrukturie- rungs-Herstellungsverfahren zu erweitern, sodass der gesamte Herstellungsprozess und eventuell folgende Herstellschritte vereinfacht werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsstruktur auf einem Trägerkörper aus dem nichtleitenden Trägermaterial durch eine Direktstrukturierung des Trägerkörpers mittels wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle mit den Schritten: The object of the invention is to expand the possibilities of such direct structuring production methods, so that the entire production process and possibly subsequent production steps can be simplified. This object is achieved by a method for producing an electrical circuit structure on a carrier body from the non-conductive carrier material by direct structuring of the carrier body by means of at least one electromagnetic radiation source with the steps:
a) Bereitstellen des Trägerkörpers aus dem nichtleitenden Trägermaterial mit im Trägermaterial eingebettetem, durch Bestrahlung mit der elektromagnetischena) providing the carrier body of the non-conductive carrier material embedded in the carrier material, by irradiation with the electromagnetic
Strahlungsquelle aktivierbarem Additivmaterial, Radiation source activatable additive material,
b) Erzeugen aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle, wobei die Bestrahlung zumindest an Seitenwänden von Aus- sparungen des Trägerkörpers in die Tiefe des Trägerkörpers hinein erfolgt, c) Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung des Trägerkörpers in den aktivierten Bereichen. b) generating activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation with the at least one electromagnetic radiation source, wherein the irradiation takes place at least on side walls of recesses of the carrier body in the depth of the carrier body, c) generating an electrically conductive coating of the carrier body the activated areas.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bisherige Direktstrukturierungsverfahren auf eine oberflächliche Bearbeitung des Trägerkörpers beschränkt sind und dementsprechend praktisch nur zweidimensionale Bearbeitungen des Trägerkörpers erfolgen können. Nach dem bisherigen Stand war es undenkbar, die durch die selektive Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlungsquelle aktivierten Bereiche des Ad- ditivmaterials und dementsprechend deren Beschichtung mit dem elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial dreidimensional, d.h. in die Tiefe des Trägerkörpers hinein, zu erzeugen. Durch den erfindungsgemäßen, wichtigen Schritt, die durch die Di- rektstrukturierung hergestellten elektrisch leitfähigen Bereiche nun auch vollumfäng- lieh dreidimensional am Trägerkörper zu erzeugen, werden völlig neue Möglichkeiten der Bereitstellung von MIDs geschaffen. Insbesondere wird es möglich, viele Teile der letztendlich gewünschten elektrischen dreidimensionalen Schaltungsstruktur durch das Direktstrukturierungsverfahren vorzubereiten, sodass viele der bisher erforderlichen, aufwändigen Folgeschritte, die zum großen Teil Reinraumtechnik erfor- dert haben, nun entfallen können oder ohne Reinraumtechnik mit weniger Aufwand durchgeführt werden können. So können durch das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise dreidimensionale Spulen oder Transformatoren auf dem Trägerkörper erzeugt werden, oder den Trägerkörper durchdringende oder in die Tiefe des Trägerkörpers hineingehende metallische Strukturen wie Vias (Durchkontaktierungen) oder metallische Kühlkörper. According to the invention, it has been recognized that previous direct structuring methods are limited to a superficial processing of the carrier body and, accordingly, practically only two-dimensional processing of the carrier body can take place. According to the prior art, it was unthinkable to activate the areas of the adder activated by the selective irradiation with the electromagnetic radiation source. Ditivematerials and accordingly their coating with the electrically conductive coating material three-dimensionally, ie in the depth of the carrier body, to produce. As a result of the important step according to the invention of producing the electrically conductive regions produced by the direct structuring in a completely three-dimensional manner on the carrier body, completely new possibilities of providing MIDs are created. In particular, it becomes possible to prepare many parts of the ultimately desired electrical three-dimensional circuit structure by the direct structuring method, so that many of the hitherto required, expensive follow-up steps, which have largely required clean room technology, can now be dispensed with or carried out without clean room technology with less effort. Thus, for example, three-dimensional coils or transformers can be produced on the carrier body by the method according to the invention, or metal structures penetrating the carrier body or entering into the depth of the carrier body, such as vias (through-contacts) or metallic heat sinks.
Durch die Erfindung wird es insbesondere möglich, mehrschichtige oder mehrlagige Strukturen auf dem Trägerkörper mit elektrischer, isolierender und/oder magnetischer Funktionalität im Rahmen des Direktstrukturierungsverfahrens zu realisieren. The invention makes it possible, in particular, to realize multilayer or multilayer structures on the carrier body with electrical, insulating and / or magnetic functionality in the context of the direct structuring method.
Die Aussparung kann z.B. ein den Trägerkörper durchdringendes Durchgangsloch, ein Sackloch oder eine Nut sein. Im Profilquerschnitt kann die Aussparung z.B. U-för- mig, V-förmig oder als Aussparung mit schrägen Seitenwänden und im wesentlichen ebenen Boden ausgebildet sein. The recess may e.g. a through-hole penetrating the carrier body, a blind hole or a groove. In the profile cross-section, the recess may e.g. U-shaped, V-shaped or formed as a recess with oblique side walls and a substantially flat bottom.
Im Schritt b) kann auch eine selektive Bestrahlung mit der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle an der der Strahlungsquelle zugewandten Oberflächenseite des Trägerkörpers erfolgen, um an dieser Oberflächenseite des Trägerkörpers aktivierte Bereiche zu erzeugen. In step b), a selective irradiation with the at least one electromagnetic radiation source at the surface of the carrier body facing the radiation source can also take place in order to produce regions activated on this surface side of the carrier body.
Die elektromagnetische Strahlungsquelle kann insbesondere dazu eingerichtet sein, Strahlung in Form von Licht abzugeben, z.B. Laserlicht. Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann z.B. eine Beschichtung mit Kupfer, Silber, Zinn und/oder Gold sein, oder einer Legierung aus solchen Materialien. Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann z.B. durch einen elektrochemischen Prozess auf dem Trägerkörper aufgebracht werden. Die elektrochemische Abscheidung der elektrisch leitfähigen Beschichtung hat den Vorteil, dass der Abscheidungsprozess nicht schwerkraftbedingt erfolgt, sodass es möglich ist, auch komplexe 3D-Bauteile mit Kavitäten oder Hinterschnitten herzustellen. The electromagnetic radiation source can in particular be set up to emit radiation in the form of light, for example laser light. The electrically conductive coating may be, for example, a coating with copper, silver, tin and / or gold, or an alloy of such materials. The electrically conductive coating can be applied for example by an electrochemical process on the carrier body. The electrochemical deposition of the electrically conductive coating has the advantage that the deposition process is not gravitational, so that it is possible to produce even complex 3D components with cavities or undercuts.
Das Additivmaterial ist derart ausgewählt, dass es durch die Strahlung der elektromagnetischen Strahlungsquelle im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt und zudem eine gute Haftfähigkeit für die aufzubringende elektrisch leitfähige Beschichtung auf- weist. Das Additivmaterial kann z.B. Palladium sein, z.B. in Form von in dem Trägermaterial eingebetteten Palladiumkeimen. Der Trägerkörper kann z.B. durch ein Kunststoffherstellungsverfahren hergestellt werden, z.B. durch Spritzguss. Dementsprechend kann das Trägermaterial ein für einen solchen Kunststoffherstellungspro- zess geeignetes Kunststoffmaterial sein, z.B. ein Polymer. The additive material is selected such that it remains substantially unaffected by the radiation of the electromagnetic radiation source and, moreover, exhibits good adhesion to the electrically conductive coating to be applied. The additive material may e.g. Be palladium, e.g. in the form of embedded in the substrate palladium microorganisms. The carrier body may e.g. produced by a plastic manufacturing process, e.g. by injection molding. Accordingly, the carrier material may be a plastic material suitable for such a plastic manufacturing process, e.g. a polymer.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestrahlung an Seitenwänden von Aussparungen des Trägerkörpers in die Tiefe des Trägerkörpers hinein erfolgt, ohne dass dabei für die Bestrahlung gegenüberliegender Seitenwände von Aussparungen die Strahlungsquelle und/oder der Trägerkörper zur Strahlungsablenkung der elektromagnetischen Strahlung der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle relativ zueinander verschwenkt werden. Auf diese Weise sind keine komplizierten mechanischen Verstell- oder Verschwenkein- richtungen erforderlich, um die notwendige Ausrichtung der elektromagnetischen Strahlung zur Aktivierung des Additivmaterials zu erzielen. Hierdurch kann zudem eine höhere Prozessgeschwindigkeit erzielt werden, da Verstellvorgänge entfallen. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the irradiation takes place on side walls of recesses of the carrier body in the depth of the carrier body, without causing the irradiation of opposing side walls of recesses, the radiation source and / or the carrier body for radiation deflection of the electromagnetic radiation of at least an electromagnetic radiation source are pivoted relative to each other. In this way, no complicated mechanical adjustment or Verschwenkein- devices are required to achieve the necessary alignment of the electromagnetic radiation for activation of the additive material. This also allows a higher process speed can be achieved because adjustment omitted.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Strahlung der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle durch eines oder mehrere Strahlungsablenkbauteile in eine zur Bestrahlung unterschiedlicher Seitenwände von Aussparungen des Trägerkörpers geeignete Richtung umgelenkt wird. Auf diese Weise kann die gewünschte Ausrichtung der Strahlung zur Aktivierung des Additivmaterials auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden, insbesondere ohne die zuvor erwähnten aufwändigen Ver- schwenkmechanismen. Die Strahlungsablenkbauteile können Reflexionsbauteile, wie z.B. Spiegel aufweisen, oder Bauteile wie Prismen oder Gitter. Die Spiegel können auch teildurchlässig ausgebildet sein, z.B. halbdurchlässig für bestimmte Wellenlängen. Solche Strahlungsablenkbauteile können ganz oder teilweise an der elektromagnetischen Strahlungsquelle befestigt sein und somit bei einer Verstellung der elektromagnetischen Strahlungsquelle mitwandern, sie können alternativ oder zusätzlich auch, zumindest in Teilen, separat von der Strahlungsquelle angeordnet sein, z.B. an einer gesonderten Haltevorrichtung. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the electromagnetic radiation of the at least one electromagnetic radiation source is deflected by one or more radiation deflecting components into a direction suitable for irradiation of different side walls of recesses of the carrier body. In this way, the desired orientation of the radiation for activating the additive material can be realized in a simple and cost-effective manner, in particular without the aforementioned complicated pivoting mechanisms. The radiation deflecting components may include reflecting components, such as For example, have mirrors, or components such as prisms or grids. The mirrors may also be partially permeable, for example semipermeable for certain wavelengths. Such Strahlungsablenkbauteile may be wholly or partially attached to the electromagnetic radiation source and thus mitwandern in an adjustment of the electromagnetic radiation source, they may alternatively or additionally, at least in parts, be arranged separately from the radiation source, for example on a separate holding device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren mit den Teilschritten b1 ) und b2) im Schritt b) durchgeführt wird: According to an advantageous development of the invention, it is provided that the method with the substeps b1) and b2) is carried out in step b):
b1 ) Erzeugen erster aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge, b1) generating first activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation with electromagnetic radiation of a first wavelength,
b2) Erzeugen zweiter aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge, die unterschiedlich zur ersten Wellenlänge ist. b2) generating second activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation with electromagnetic radiation of a second wavelength, which is different from the first wavelength.
Auf diese Weise können durch die unterschiedlichen Wellenlängen der Bestrahlung unterschiedliche selektive Aktivierungseffekte des Additivmaterials erzeugt werden. So kann z.B. durch die Bestrahlung mit der ersten Wellenlänge eine Aktivierung des Additivmaterials in einer oder mehreren Seitenwänden der Aussparung erfolgen, und durch Bestrahlung mit der zweiten Wellenlänge eine Aktivierung am Boden der Aussparung oder an einer zur Strahlungsquelle gerichteten Oberflächenseite des Trägerkörpers. So kann in einem solchen Fall die zweite Wellenlänge kleiner als die erste Wellenlänge sein. Die zweite Wellenlänge kann z.B. 600 nm betragen, die erste Wellenlänge 650 nm. Wird beispielsweise ein halbdurchlässiges Spiegelsystem in der Aussparung platziert, z.B. in einem Winkel von 45 Grad, kann mittels der Bestrahlung mit der ersten Wellenlänge die reflektierende Eigenschaft des halbdurchlässigen Spiegelsystems genutzt werden, sodass eine Aktivierung des Additivmaterials in Sei- tenwänden erfolgen kann. Durch die Bestrahlung mit der zweiten Wellenlänge, die geringer ist und dementsprechend für den Spiegel durchlässig ist, kann somit der Boden der Aussparung aktiviert werden. Die aktivierten Bereiche sind nunmehr mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung strukturierbar. Zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung mit den unterschiedlichen Wellenlängen können beispielsweise zwei verschiedene elektromagnetische Strahlungsquellen genutzt werden, z.B. zwei Laser mit unterschiedlicher Wellenlänge, die nebeneinander angeordnet werden können. In this way, different selective activation effects of the additive material can be generated by the different wavelengths of the irradiation. Thus, for example, by the irradiation with the first wavelength, an activation of the additive material in one or more side walls of the recess, and by irradiation with the second wavelength, an activation at the bottom of the recess or at a directed to the radiation source surface side of the carrier body. Thus, in such a case, the second wavelength may be smaller than the first wavelength. The second wavelength can be eg 600 nm, the first wavelength 650 nm. If, for example, a semitransparent mirror system is placed in the recess, for example at an angle of 45 degrees, the reflective property of the semitransparent mirror system can be used by means of the irradiation with the first wavelength, so that an activation of the additive material can take place in side walls. By irradiation with the second wavelength, which is lower and accordingly permeable to the mirror, thus the bottom of the recess can be activated. The activated areas are now structurable with the electrically conductive coating. To generate the electromagnetic radiation with the different wavelengths, for example, two different electromagnetic radiation sources can be used, for example two lasers with different wavelengths, which can be arranged side by side.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein aktivierter Bereich den Trägerkörper bis zu einer der Strahlungsquelle abgewandten Oberflächenseite des Trägerkörpers vollständig durchdringt. Auf diese Weise kann im Trägerkörper z.B. ein Via erzeugt werden. Während ein solches Via innen hohl sein kann, kann durch Erzeugen einer beispielsweise mit Metallmaterial verfüllten Aussparung ein relativ massiver Metallkörper im Trägerkörper erzeugt werden, der beispielsweise zur Wärmeableitung und dementsprechend zur Kühlung von auf dem Trägerkörper angeordneten elektronischen Bauteilen dienen kann. Auf diese Weise kann z.B. ein auf dem Trägerkörper angeordneter Halbleiterchip, z.B. ein Mik- roprozessor, effizient und ohne zusätzliche Elemente gekühlt werden. According to an advantageous development of the invention, it is provided that at least one activated region completely penetrates the carrier body up to a surface side of the carrier body facing away from the radiation source. In this way, in the carrier body e.g. a via are generated. While such a via can be hollow on the inside, by creating a recess filled, for example, with metal material, a relatively solid metal body can be produced in the carrier body, which can serve, for example, for heat dissipation and accordingly cooling of electronic components arranged on the carrier body. In this way, e.g. a semiconductor chip disposed on the carrier body, e.g. a microprocessor to be cooled efficiently and without additional elements.
Die erwähnte vollständige Durchdringung der Aussparung mit dem aktivierten Bereich erlaubt es ferner, auf der Rückseite des Trägerkörpers Kontaktierungselemente wie z.B. SMD-Lötpads bereitzustellen, die zum Anschluss der auf dem Trägerkörper realisierten elektrischen Schaltungsstruktur an andere elektrische Schaltungselemente dienen können. Auf diese Weise kann das sogenannte Packaging bereits in einem integrierten Herstellprozess erzeugt werden und gleich in den Trägerkörper integriert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass über der elektrisch leitfähigen Beschichtung des Trägerkörpers wenigstens eine weitere Funktionsschicht erzeugt wird. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit wenig Aufwand eine mehrlagige elektrische Schaltungsstruktur realisiert werden, im Gegensatz zu den im Wesentlichen planaren Strukturen, die durch Verfahren nach dem Stand der Technik erzeugt werden können. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise, insbesondere ohne Reinraumtechnik, bereits ein großer Teil der gewünschten elektrischen Schaltungsstruktur vorbereitet und hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere Funktionsschicht eine elektrisch leitfähige Schicht, eine elektrisch isolierende Schicht und/oder eine magnetisch wirksame Schicht ist. Selbstverständlich können auch mehrere weitere Funktionsschichten, die aus den drei genannten Arten von Schichten ausgewählt sind, mehrfach übereinander angeordnet werden. Beispielsweise ist es möglich, über einer mit dem eingangs genannten Verfahren hergestellten elektrisch leitfähigen Beschichtung eine magnetisch wirksame Funktionsschicht einzusetzen, z.B. einen Körper, z.B. in Form einer Folie, aus weichmagnetischem o- der hartmagnetischem Material, und darüber wiederum eine elektrisch leitfähige Schicht zu erzeugen, die mit der darunterliegenden elektrisch leitfähigen Beschichtung verbunden wird. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Spule oder ein Transformator mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders effizient hergestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Trägerkörper mit Formschlusselementen hergestellt wird, die dazu eingerichtet sind, den Trägerkörper mit wenigstens einem weiteren Trägerkörper mechanisch durch eine formschlüssige Verbindung zu verbinden. Hierzu können an dem weiteren Trägerkörper Gegen-Formschlusselemente vorhanden sein, die als Gegenstück zu den Form- Schlusselementen des erstgenannten Trägerkörpers ausgebildet sind. Auf diese Weise können der Trägerkörper und der weitere Trägerkörper formschlüssig miteinander gekoppelt werden. Die formschlüssige Verbindung beinhaltet dabei auch die Möglichkeit, dass zwischen dem Formschlusselement und dem Gegen-Formschlus- selement ein gewisser Kraftschluss bzw. Reibschluss vorhanden ist, z.B. derart, dass das Formschlusselement am Gegen-Formschlusselement festgeklemmt ist. So können Formschlusselemente beispielsweise in Form von Noppen am Trägerkörper angeordnet sein, ähnlich wie bei Spielzeug-Klemmbausteinen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäß hergestellte elektrische Schaltungsstruktur mit dem Trägerkörper nach einem System von Klemmbausteinen mit anderen, kompatibel dazu ausge- bildeten Trägerkörpern verbunden werden. Hierbei können die elektrischen Kontaktierungen zwischen Trägerkörpern unmittelbar durch das Zusammenstecken hergestellt werden, z.B. indem entsprechende Kontaktflächen an den Trägerkörpern bzw. deren Oberflächen hergestellt sind. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Mikrobauteilen und Mik- rosystemen, d.h. elektrischen Schaltungsstrukturen in Mikrotechnologie. Als solche Mikrosysteme oder Mikrobauteile bezeichnet man Elemente, bei denen die einzelnen Strukturen, z.B. die Breite hergestellter Leiterbahnen, im Mikrometer-Bereich liegen, z.B. im Bereich von weniger als 500 μιτι. The mentioned complete penetration of the recess with the activated region furthermore makes it possible to provide contacting elements, for example SMD soldering pads, on the rear side of the carrier body, which can be used to connect the electrical circuit structure realized on the carrier body to other electrical circuit elements. In this way, the so-called packaging can already be produced in an integrated manufacturing process and immediately integrated into the carrier body. According to an advantageous development of the invention, it is provided that at least one further functional layer is produced above the electrically conductive coating of the carrier body. In this way, with the inventive method with little effort a multilayer electrical circuit structure can be realized, in contrast to the substantially planar structures that can be produced by methods of the prior art. Thus, with the method according to the invention in a simple manner, in particular without clean room technology, already a large part of the desired electrical circuit structure can be prepared and manufactured. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the further functional layer is an electrically conductive layer, an electrically insulating layer and / or a magnetically active layer. Of course, several further functional layers, which are selected from the three types of layers mentioned, can be arranged several times one above the other. For example, it is possible to use a magnetically active functional layer, for example a body, for example in the form of a foil, of soft-magnetic or hard-magnetic material via an electrically conductive coating produced by the aforementioned method, and in turn to produce an electrically conductive layer, which is connected to the underlying electrically conductive coating. In this way, for example, a coil or a transformer can be produced particularly efficiently with the method according to the invention. According to an advantageous development of the invention it is provided that the carrier body is produced with form-locking elements, which are adapted to mechanically connect the carrier body with at least one further carrier body by a positive connection. For this purpose, counter-form-fitting elements may be present on the further carrier body, which are formed as a counterpart to the form-closure elements of the first-mentioned carrier body. In this way, the carrier body and the further carrier body can be positively coupled with each other. The positive connection also includes the possibility that a certain frictional connection or frictional engagement is present between the interlocking element and the counter-interlocking element, for example such that the interlocking element is clamped to the counter-interlocking element. Thus, interlocking elements may be arranged, for example in the form of knobs on the carrier body, similar to toy clamps. In this way, the electrical circuit structure produced according to the invention can be connected to the carrier body according to a system of clamping modules with other carrier bodies designed to be compatible with it. In this case, the electrical contacts between carrier bodies can be produced directly by plugging together, for example by producing corresponding contact surfaces on the carrier bodies or their surfaces. The invention is particularly suitable for the production of microcomponents and microsystems, ie electrical circuit structures in microtechnology. Such microsystems or microcomponents are elements in which the individual structures, for example the width of printed interconnects, are in the micrometer range, for example in the range of less than 500 μm.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die durch die elektromagnetische Strahlung selektiv erzeugten Strukturen des Trägerkörpers als Mikrostrukturen ausgebildet sind. Dementsprechend kann eine elektrische Schaltungsstruktur in Mikrotechnologie erzeugt werden. Hierbei kann die Materialdicke des Trägerkörpers beispielsweise wenigstens zehnmal so groß sein wie die Breite von durch die elektrisch leitfähige Beschichtung des Trägerkörpers in den aktivierten Bereichen gebildeten Leiterbahnen. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the selectively generated by the electromagnetic radiation structures of the carrier body are formed as microstructures. Accordingly, an electrical circuit structure can be generated in microtechnology. In this case, the material thickness of the carrier body may be, for example, at least ten times as great as the width of conductor tracks formed by the electrically conductive coating of the carrier body in the activated regions.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine, mehrere oder alle der Aussparungen des Trägerkörpers durch Bestrahlung des Trägerkörpers mit einer elektromagnetischen Strahlungsquelle erzeugt werden. Auf diese Weise kann auch die erforderliche mechanische Bearbeitung vereinfacht werden und der Einsatz zusätzlicher Werkzeuge für die mechanische Bearbeitung des Trägerkörpers eliminiert oder zumindest reduziert werden. Beispielsweise können die erforderlichen Aussparungen für Vias bereits mittels der elektromagnetischen Strahlungsquelle hergestellt werden. Die für die Erzeugung der Aussparungen des Trägerkörpers verwendete elektromagnetische Strahlungsquelle kann dieselbe elektromagnetische Strahlungsquelle sein, wie sie beim eingangs erläuterten Verfahren für die Erzeugung der aktivierten Bereiche des Additivmaterials genutzt wird, oder eine andere elektromagnetische Strahlungsquelle, z.B. eine elektromagnetische Strahlungsquelle mit höherer Leistung. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that one, several or all of the recesses of the carrier body are generated by irradiation of the carrier body with an electromagnetic radiation source. In this way, the required mechanical processing can be simplified and the use of additional tools for the mechanical processing of the carrier body eliminated or at least reduced. For example, the required recesses for vias can already be produced by means of the electromagnetic radiation source. The electromagnetic radiation source used for the production of the recesses of the carrier body may be the same electromagnetic radiation source as used in the method explained in the introduction for the production of the activated regions of the additive material, or another electromagnetic radiation source, e.g. an electromagnetic radiation source with higher power.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Batch-Fertigungsprozess ein Mehrfach-Trägerkörper bearbeitet wird, der eine Vielzahl von Trägerkörpern aufweist, auf denen jeweils die genannte Direktstrukturierung des Trägerkörpers mittels der elektromagnetischen Strahlungsquelle durchgeführt wird. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Großseri- enfertigung optimiert werden. Der Mehrfach-Trägerkörper kann beispielsweise ähnlich wie ein Wafer in der Halbleitertechnologie ausgebildet sein. Aus dem Mehrfach- Trägerkörper können dann nach den erwähnten Herstellungsschritten die einzelnen Trägerkörper abgetrennt werden und dann separat weiterbearbeitet oder einer Nut- zung zugeführt werden. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that in a batch production process, a multiple carrier body is processed, which has a plurality of carrier bodies, on each of which said direct structuring of the carrier body is carried out by means of the electromagnetic radiation source. In this way, the method according to the invention can also be used for mass production. optimized production. For example, the multi-carrier body may be similar to a wafer in semiconductor technology. After the mentioned production steps, the individual carrier bodies can then be separated from the multiple carrier body and then further processed separately or fed to a use.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Schaltungsstruktur aufweisend einen Trägerkörper aus einem nichtleitenden Trägermaterial mit im Trägermaterial eingebettetem, durch Bestrahlung mit einer elektromagneti- sehen Strahlungsquelle aktivierbarem Additivmaterial, wobei der Trägerkörper in selektiv aktivierten Bereichen des Additivmaterials eine elektrisch leitfähige Beschich- tung aufweist, die zumindest einen Teil der elektrischen Schaltungsstruktur bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung des Trägerkörpers in den aktivierten Bereichen zumindest an Seitenwänden von Aussparungen des Trägerkörpers in die Tiefe des Trägerkörpers hinein vorhanden ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die elektrische Schaltungsstruktur kann z.B. nach einem Verfahren der zuvor erläuterten Art hergestellt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen The above-mentioned object is further achieved by an electrical circuit structure having a carrier body made of a nonconductive carrier material embedded in the carrier material, which can be activated by irradiation with an electromagnetic radiation source additive, wherein the carrier body in selectively activated areas of the additive material has an electrically conductive coating , which forms at least part of the electrical circuit structure, characterized in that the electrically conductive coating of the carrier body in the activated regions is present at least on side walls of recesses of the carrier body in the depth of the carrier body. This also makes it possible to realize the advantages explained above. The electrical circuit structure may e.g. are prepared by a method of the kind explained above. The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings. Show it
Figur 1 - eine Anordnung zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsstruktur in seitlicher Schnittansicht und Figure 1 - an arrangement for producing an electrical circuit structure in side sectional view and
Figur 2 - eine elektrische Schaltungsstruktur in seitlicher Schnittansicht undFigure 2 - an electrical circuit structure in side sectional view and
Figuren 3 bis 5 - einzelne Herstellschritte bei der Herstellung einer elektrischen Figures 3 to 5 - individual manufacturing steps in the production of an electrical
Schaltungsstruktur in perspektivischer Darstellung und  Circuit structure in perspective and
Figur 6 - die in Figur 5 dargestellte elektrische Schaltungsstruktur in einer seitlichen Schnittansicht und Figure 6 - the electrical circuit structure shown in Figure 5 in a side sectional view and
Figur 7 - die in Figur 5 dargestellte elektrische Schaltungsstruktur in einer FIG. 7 shows the electrical circuit structure shown in FIG
Ansicht von der Kontaktierungsseite.  View from the contacting side.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet. Die Figur 1 zeigt einen Trägerkörper 1 aus dem nichtleitenden Trägermaterial mit im Trägermaterial eingebettetem, durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlungsquelle aktivierbarem Additivmaterial. Der Trägerkörper 1 wird durch eine oder mehrere elektromagnetische Strahlungsquellen 6 durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung 7 direkt strukturiert. Der Trägerkörper 1 weist eine der Strahlungsquelle 6 zugewandte Oberflächenseite 4 und eine der Strahlungsquelle 6 abgewandte Oberflächenseite (Rückseite) 5 auf. An der Oberflächenseite 4 weist der Trägerkörper 1 mehrere Aussparungen 2 auf, die sich jeweils ein Stück in die Tiefe des Trägerkörpers 1 hinein erstrecken. Bei einigen der Aussparungen 2 schließen sich weitere Aussparungen 2 an, die sich durch den Trägerkörper 1 vollständig hindurch erstrecken, d.h. bis zu Oberflächenseite 5 hin. Einige der Aussparungen 2, nämlich die nicht durch den Trägerkörper 1 hindurchgehenden Aussparungen 2, weisen einen Boden 17 auf. Jede dieser Aussparungen 2 weist eine oder mehrere Sei- tenwände 3 auf. Als Seitenwände werden dabei in die Tiefe (z-Richtung) des Trägerkörpers hineinverlaufende Wände der jeweiligen Aussparung 2 verstanden. In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements. FIG. 1 shows a carrier body 1 made of the non-conductive carrier material with an additive material embedded in the carrier material and activatable by irradiation with the electromagnetic radiation source. The carrier body 1 is directly structured by one or more electromagnetic radiation sources 6 by irradiation with an electromagnetic radiation 7. The carrier body 1 has a surface side 4 facing the radiation source 6 and a surface side (rear side) 5 facing away from the radiation source 6. On the surface side 4, the carrier body 1 has a plurality of recesses 2, each of which extends one piece into the depth of the carrier body 1. In some of the recesses 2, further recesses 2 adjoin each other, which extend completely through the carrier body 1, ie, as far as the surface side 5. Some of the recesses 2, namely the not passing through the support body 1 recesses 2, have a bottom 17. Each of these recesses 2 has one or more side walls 3. As sidewalls are understood in the depth (z-direction) of the support body extending walls of the respective recess 2.
Während bei dem Boden 17 ohne weiteres mit bekannten Direktstrukturierungsver- fahren die gewünschte Aktivierung des im Trägermaterial vorhandenen Additivmate- als mit der Strahlungsquelle 6 erfolgen kann, stellen die Seitenwände 3 eine besondere Herausforderung dar, insbesondere wenn sie in spitzem Winkel zur Richtung der Strahlung 7 verlaufen. Um komplizierte automatisierte Verschwenkmechanismen für den Trägerkörper 1 und/oder die Strahlungsquelle 6 zu vermeiden, wird ein Strahlungsablenkbauteil 8 zur Bestrahlung solcher Seitenwände eingesetzt. Dies ist insbe- sondere sinnvoll bei den noch weiter in die Tiefe gehenden Aussparungen, insbesondere die den Trägerkörper 1 durchdringenden Aussparungen 2, zumal diese zum Teil sehr geringe Abmessungen haben. In diesem Fall können beispielsweise Mikrospie- gel in der jeweiligen Aussparung 2 platziert werden. Für die vollständige Durchführung des Schritts des Erzeugen aktivierter Bereiche durch die Strahlungsquelle 6 muss diese lediglich relativ zum Trägerkörper 1 in x- und y-Richtung bewegt werden, aber wie erwähnt nicht verschwenkt werden. Nach der entsprechenden selektiven Aktivierung des im Trägermaterial des Trägerkörpers 1 vorhandenen Additivmaterials wird darauf eine elektrisch leitfähige Be- schichtung erzeugt. Dies ist anhand der Figur 2 beispielhaft dargestellt. Erkennbar ist, dass bei den oberen Aussparungen 2, die links und rechts dargestellt sind, die schrägen Seitenwände 3 mit einer Beschichtung 12 versehen sind. Die schmalen, den Trägerkörper 1 durchdringenden Aussparungen 2 sind mit einer Beschichtung 10 versehen, sie bilden damit Vias, somit eine Durchkontaktierung, die an der Oberflächenseite 5 eine direkte elektrische Kontaktierung der von der Oberflächenseite 4 her eingesetzten Bauteile ermöglicht. Ferner ist die mittlere Aussparung 2 nicht nur oberflächlich metallisch beschichtet, sondern damit ausgefüllt, sodass hierdurch ein Kühlkörper 1 1 entstanden ist. Auf diese Weise kann ein z.B. über die Vias 10 elektrisch kontaktiertes Schaltungsbauteil 15, z.B. ein Mikrochip, über den Kühlkörper 1 1 gekühlt werden. Es muss somit kein externer Kühlkörper eingesetzt werden. In den linken und rechten Aussparungen mit den schrägen Seitenwänden 3 sind in einem weiteren Herstellungsschritt Funktionsteile 13 eingelegt, z.B. für eine weichmagnetische Flussführung, die eine weitere Funktionsschicht auf dem Trägerkörper 1 bilden. Zudem wurde oberhalb der Funktionsteile 13 eine weitere elektrische Beschichtung 14 aufgebracht, die elektrisch in Form einer Spulenanordnung mit den Beschichtungen 12 der schrägen Seitenwände 3 verbunden ist. Hierdurch wird eine weitere Funktionsschicht auf dem Trägerkörper 1 gebildet. Die Bereitstellung der Spulenanordnung wird nachfolgend noch anhand der weiteren Zeichnungen nähert erläutert. Wie die Figur 2 ferner zeigt, kann der Trägerkörper 1 zusätzlich mit Formschlusselementen 16 nach Art von Klemmbausteinen hergestellt sein. Über die Formschlusselemente 16 kann der Trägerkörper 1 mit weiteren Trägerkörpern, die vergleichbare Formschlusselemente aufweisen, die mit dem Formschlusselementen 16 des Trägerkörpers 1 gekoppelt werden können, mechanisch verbunden werden. While the desired activation of the additive material present in the carrier material with the radiation source 6 can readily take place with the base 17 using known direct structuring methods, the side walls 3 present a particular challenge, in particular if they extend at an acute angle to the direction of the radiation 7 , In order to avoid complicated automated pivoting mechanisms for the carrier body 1 and / or the radiation source 6, a radiation deflecting component 8 is used for irradiating such side walls. This is particularly useful in the recesses which continue to go deeper, in particular the recesses 2 penetrating the carrier body 1, especially as these sometimes have very small dimensions. In this case, for example, micro mirrors can be placed in the respective recess 2. For the complete implementation of the step of generating activated regions by the radiation source 6, this only needs to be moved relative to the carrier body 1 in the x and y directions, but as mentioned can not be pivoted. After the corresponding selective activation of the additive material present in the carrier material of the carrier body 1, an electrically conductive coating is produced thereon. This is illustrated by way of example with reference to FIG. It can be seen that in the upper recesses 2, which are shown on the left and on the right, the oblique side walls 3 are provided with a coating 12. The narrow, the carrier body 1 penetrating recesses 2 are provided with a coating 10, they thus form vias, thus a via, which allows on the surface side 5 a direct electrical contacting of the components used from the surface side 4 ago. Further, the central recess 2 is not only superficially coated metallically, but filled with it, so that in this way a heat sink 1 1 is formed. In this manner, a circuit component 15, eg, a microchip, which is electrically contacted via the vias 10, can be cooled via the heat sink 11. Thus, no external heat sink must be used. In the left and right recesses with the oblique side walls 3 functional parts 13 are inserted in a further manufacturing step, for example, for a soft magnetic flux guide, which form a further functional layer on the support body 1. In addition, a further electrical coating 14 was applied above the functional parts 13, which is electrically connected in the form of a coil arrangement with the coatings 12 of the oblique side walls 3. As a result, a further functional layer is formed on the carrier body 1. The provision of the coil arrangement will be explained below with reference to the further drawings. As FIG. 2 further shows, the carrier body 1 can additionally be produced with positive-locking elements 16 in the manner of clamping modules. About the interlocking elements 16, the support body 1 with other support bodies having comparable form-locking elements, which can be coupled to the interlocking elements 16 of the support body 1, are mechanically connected.
Anhand der Figuren 3 bis 5 wird die Herstellung einer Spule oder eines Transformators mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten erläutert. Die Figuren 3 bis 5 zeigen dabei lediglich die elektrisch wirksamen mit diesen Schritten hergestellten Bereiche, die elektrisch neutralen Bereiche des Trägerkörpers 1 sind der besseren Übersicht halber nicht mit dargestellt. Gemäß Figur 3 ist zunächst die untere Lage, die die Spule oder den Transformator bilden soll, durch das Erzeugen aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mittels der Strahlungsquelle sowie mit der anschließend aufgebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung dargestellt. Hierbei sind auch die Vias 10 bereits hergestellt. The production of a coil or of a transformer with the method steps according to the invention will be explained with reference to FIGS. 3 to 5. FIGS. 3 to 5 show only the electrically effective with these steps produced areas, the electrically neutral areas of the support body 1 are not shown for the sake of clarity. According to FIG. 3, the lower layer that is to form the coil or the transformer is first represented by generating activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation by means of the radiation source and by the subsequently applied electrically conductive coating. Here are the vias 10 already made.
Wie in der Figur 4 erkennbar ist, wird in entsprechenden verbliebenen Bereichen der Aussparungen 2 nun das ringförmige Funktionsteil 13 eingesetzt, das bei der herzustellenden Spule oder dem Transformator den magnetischen Kern bilden soll. Das Funktionsteil 13 kann dabei in Form einer Folie bereitgestellt sein. As can be seen in FIG. 4, the annular functional part 13 is now used in corresponding remaining regions of the recesses 2, which is intended to form the magnetic core in the coil or transformer to be produced. The functional part 13 can be provided in the form of a film.
Die Figur 5 zeigt, dass durch einen weiteren elektrochemischen Abscheideprozess eine obere Beschichtungslage 14 einer elektrisch leitfähigen Beschichtung selektiv aufgebracht ist und mit den jeweils über das Funktionsteil 13 ragenden Bereichen der Beschichtung 12 elektrisch verbunden ist. Hierdurch ist eine Spule mit mehreren Windungen hergestellt. FIG. 5 shows that, by means of a further electrochemical deposition process, an upper coating layer 14 of an electrically conductive coating is selectively applied and is electrically connected to the regions of the coating 12 projecting beyond the functional part 13. As a result, a coil with several turns is made.
Die Figur 6 zeigt die Anordnung gemäß Figur 5 in einer Seitenansicht, wobei das Trägerbauteil 1 mit dargestellt ist. Erkennbar ist, dass die Vias 10 auf der Rückseite 5 elektrische Anschlussflächen bereitstellen, über die die Spule oder der Transformator elektrisch kontaktiert werden kann. Die Rückseite 5 bildet somit eine Kontaktierungs- seite der Anordnung. FIG. 6 shows the arrangement according to FIG. 5 in a side view, wherein the carrier component 1 is also shown. It can be seen that the vias 10 on the rear side 5 provide electrical connection surfaces, via which the coil or the transformer can be electrically contacted. The back side 5 thus forms a contacting side of the arrangement.
Die Figur 7 zeigt die Anordnung gemäß Figur 6 in einer Betrachtungsrichtung auf die Oberflächenseite 5, sodass die durch die Vias 10 bereitgestellten Anschlussflächen erkennbar sind. FIG. 7 shows the arrangement according to FIG. 6 in a viewing direction on the surface side 5, so that the connection surfaces provided by the vias 10 can be recognized.

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsstruktur (9) auf einem Trägerkörper (1 ) aus dem nichtleitenden Trägermaterial durch eine Direktstruk- turierung des Trägerkörpers (1 ) mittels wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) mit den Schritten: 1 . Method for producing an electrical circuit structure (9) on a carrier body (1) from the nonconducting carrier material by direct structuring of the carrier body (1) by means of at least one electromagnetic radiation source (6) with the steps:
a) Bereitstellen des Trägerkörpers (1 ) aus dem nichtleitenden Trägermaterial mit im Trägermaterial eingebettetem, durch Bestrahlung mit der elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) aktivierbarem Additivmaterial, b) Erzeugen aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle (6), wobei die Bestrahlung zumindest an Seitenwänden (3) von Aussparungen (2) des Trägerkörpers (1 ) in die Tiefe des Trägerkörpers (1 ) hinein erfolgt,  b) producing activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation with the at least one electromagnetic radiation source (6) ), wherein the irradiation takes place at least on side walls (3) of recesses (2) of the carrier body (1) into the depth of the carrier body (1),
c) Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (10, 12) des Trägerkörpers (1 ) in den aktivierten Bereichen.  c) producing an electrically conductive coating (10, 12) of the carrier body (1) in the activated regions.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung an Seitenwänden (3) von Aussparungen (2) des Trägerkörpers (1 ) in die Tiefe des Trägerkörpers (1 ) hinein erfolgt, ohne dass dabei für die Bestrahlung gegenüberliegender Seitenwände (3) von Aussparungen (2) die Strahlungsquelle (6) und/oder der Trägerkörper (1 ) zur Strahlungsablenkung der elektromagnetischen Strahlung (7) der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) relativ zueinander verschwenkt werden. 2. The method according to the preceding claim, characterized in that the irradiation on side walls (3) of recesses (2) of the carrier body (1) into the depth of the carrier body (1) takes place, without causing for the irradiation of opposing side walls (3 ) of recesses (2), the radiation source (6) and / or the carrier body (1) for radiation deflection of the electromagnetic radiation (7) of the at least one electromagnetic radiation source (6) are pivoted relative to each other.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf den Trägerkörper (1 ) gerichtete elektromagnetische Strahlung (7) der wenigstens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) durch - 2 - eines oder mehrere Strahlungsablenkbauteile (8) in eine zur Bestrahlung unterschiedlicher Seitenwände (3) von Aussparungen (2) des Trägerkörpers (1 ) geeignete Richtung umgelenkt wird. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Teilschritten b1 ) und b2) im Schritt b): 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the carrier body (1) directed electromagnetic radiation (7) of the at least one electromagnetic radiation source (6) One or more radiation deflecting components (8) is deflected into a direction suitable for irradiating different side walls (3) of recesses (2) of the carrier body (1). 4. The method according to any one of the preceding claims with the substeps b1) and b2) in step b):
b1 ) Erzeugen erster aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (7) einer ersten Wellenlänge,  b1) generating first activated regions of the additive material present in the carrier material by selective irradiation with electromagnetic radiation (7) of a first wavelength,
b2) Erzeugen zweiter aktivierter Bereiche des im Trägermaterial vorhandenen b2) generating second activated regions of the material present in the carrier material
Additivmaterials durch selektive Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung (7) einer zweiten Wellenlänge, die unterschiedlich zur ersten Wellenlänge ist. Additive material by selective irradiation with electromagnetic radiation (7) of a second wavelength, which is different from the first wavelength.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein aktivierter Bereich den Trägerkörper (1 ) bis zu einer der Strahlungsquelle (6) abgewandten Oberflächenseite (5) des Trägerkörpers (1 ) vollständig durchdringt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one activated region completely penetrates the carrier body (1) to a surface side (5) of the carrier body (1) facing away from the radiation source (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über der elektrisch leitfähigen Beschichtung (10, 12) des Trägerkörpers (1 ) wenigstens eine weitere Funktionsschicht (13, 14) erzeugt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that above the electrically conductive coating (10, 12) of the carrier body (1) at least one further functional layer (13, 14) is generated.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Funktionsschicht (13, 14) eine elektrisch leitfähige Schicht, eine elektrisch isolierende Schicht und/oder eine magnetisch wirksame Schicht ist. Method according to the preceding claim, characterized in that the further functional layer (13, 14) is an electrically conductive layer, an electrically insulating layer and / or a magnetically active layer.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1 ) mit Formschlusselementen (16) hergestellt wird, die dazu eingerichtet sind, den Trägerkörper (1 ) mit wenigstens einem weiteren Trägerkörper mechanisch durch eine formschlüssige Verbindung zu verbinden. - 3 -Method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier body (1) with positive locking elements (16) is prepared, which are adapted to mechanically connect the carrier body (1) with at least one further carrier body by a positive connection. - 3 -
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektromagnetische Strahlung (7) selektiv erzeugten Strukturen des Trägerkörpers (1 ) als Mikrostrukturen ausgebildet sind. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the by the electromagnetic radiation (7) selectively generated structures of the carrier body (1) are formed as microstructures.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle der Aussparungen (2) des Trägerkörpers (1 ) durch Bestrahlung des Trägerkörpers (1 ) mit einer elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) erzeugt werden. 1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Batch-Fertigungsprozess ein Mehrfach-Trägerkörper bearbeitet wird, der eine Vielzahl von Trägerkörpern (1 ) aufweist, auf denen jeweils die genannte Direktstrukturierung des Trägerkörpers (1 ) mittels der elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one, several or all of the recesses (2) of the carrier body (1) by irradiation of the carrier body (1) with an electromagnetic radiation source (6) are generated. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a batch production process a multiple carrier body is processed, which has a plurality of carrier bodies (1), on each of which said direct structuring of the carrier body (1) by means of the electromagnetic radiation source (6 ) is carried out.
12. Elektrische Schaltungsstruktur (9), aufweisend einen Trägerkörper (1 ) aus einem nichtleitenden Trägermaterial mit im Trägermaterial eingebettetem, durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlungsquelle (6) aktivierbarem Additivmaterial, wobei der Trägerkörper (1 ) in selektiv aktivierten Bereichen des Additivmaterials eine elektrisch leitfähige Beschichtung (10, 12) aufweist, die zumindest einen Teil der elektrischen Schaltungsstruktur (9) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung (10, 12) des Trägerkörpers (1 ) in den aktivierten Bereichen zumindest an Seitenwänden (3) von Aussparungen (2) des Trägerkörpers (1 ) in die Tiefe des Trägerkörpers (1 ) hin- ein vorhanden ist. 12. Electrical circuit structure (9), comprising a carrier body (1) made of a non-conductive carrier material embedded in the carrier material, by irradiation with an electromagnetic radiation source (6) activatable additive material, wherein the carrier body (1) in selectively activated areas of the additive material is an electrically conductive Coating (10, 12) which forms at least part of the electrical circuit structure (9), characterized in that the electrically conductive coating (10, 12) of the carrier body (1) in the activated areas at least on side walls (3) of recesses (2) of the carrier body (1) is present in the depth of the carrier body (1).
13. Elektrische Schaltungsstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 . 13. Electrical circuit structure according to the preceding claim, produced according to one of claims 1 to 1 1.
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