WO2019091830A1 - Träger, anordnung mit einem substrat und einem träger und verfahren zum herstellen eines trägers - Google Patents

Träger, anordnung mit einem substrat und einem träger und verfahren zum herstellen eines trägers Download PDF

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WO2019091830A1
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thermal connection
connection element
base material
subcarrier
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PCT/EP2018/079710
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Jörg Erich SORG
Konrad Wagner
Michael FÖRSTER
Josef Hirn
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a carrier and an arrangement with a carrier and a substrate are specified.
  • a method for producing a carrier is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify a carrier which has improved thermal properties and can be produced in a particularly cost-efficient manner.
  • Another task to be solved is to
  • the carrier is, for example, a
  • the carrier is
  • a carrier for an electronic component in particular a carrier for an electronic component.
  • the carrier is then in particular designed to mechanically support, support and / or electrically conduct at least one electronic component.
  • an electronic component can be mounted on a main surface of the carrier and electrically conductively contacted by means of the carrier.
  • the carrier may be designed to operate during operation of a vehicle mounted on the carrier
  • the carrier is particularly suitable for optoelectronic components such as LEDs, LED chips, laser diodes or
  • the carrier comprises an electrically insulating base material.
  • insulating base material is for example with a
  • the base material is by means of a molding process, a
  • the base material can be filled with fillers.
  • the fillers may be particles of a material which, after the production of the base material, are distributed in particular uniformly in the base material.
  • Thermal expansion coefficient, the reflectivity and / or the thermal conductivity of the base material adjustable.
  • the base material comprises SiO 2, TiO 2, BaSO 4, Al 2 O 3, AlN and / or BN as fillers.
  • the carrier comprises electrically conductive plated-through holes.
  • Vias may be formed, for example, by means of an electrically conductive material, in particular by means of a metallic material.
  • the vias are not formed contiguous.
  • the vias can, for example, by means of
  • Base material to be electrically isolated from each other.
  • the carrier comprises a thermal connection element.
  • the thermal connection element is formed, for example, with a material which has a particularly high thermal conductivity.
  • the thermal connection element may be formed with a metal, in particular copper.
  • the thermal connection element with the following materials
  • A1N aluminum nitride
  • SiC polycrystalline or single crystal silicon carbide
  • CNT carbon nanotubes
  • the lateral directions extend to a main plane of extension of the carrier
  • the plated-through holes and / or the thermal connection element have lateral
  • the side surfaces of the thermal connection element and / or the plated-through holes are completely covered with the base material.
  • the base material is materially connected to the thermal connection element and / or the plated-through holes.
  • the thermal connection element and the plated-through holes penetrate the base material perpendicular to the main extension plane of the base
  • the carrier completely.
  • the carrier has first and second major surfaces formed on opposite sides of the carrier.
  • thermal connection element and / or the plated-through holes on the first main surface and / or on the second main surface can be exposed to the outside.
  • the plated-through holes and / or the thermal connection element are on the first main surface
  • the main surfaces can run at least in places parallel to the main extension plane of the carrier.
  • the thermal connection element is formed with a material which has a thermal conductivity of at least 200 W / (m K).
  • the thermal connection element is formed with a polymer and / or a ceramic material.
  • the thermal connection element may have a crystal structure.
  • the thermal connection element can with a
  • Material may be formed, which comprises a solid mixture of several components.
  • thermal connection element transversely, in particular perpendicular, to
  • Aluminum nitride (A1N) is formed and has a thermal conductivity between 200 W / (m K) and
  • the thermal connection element may be formed with silicon carbide (SiC) and a
  • the thermal connection element may be formed with copper (Cu) and have a thermal conductivity of at least 380 W / (m K).
  • the thermal connection element with diamond powder, which is embedded in a copper-containing matrix be formed, and a thermal Conductivity of at least 550 W / (m K) have.
  • the thermal connection element is formed with graphite and has a thermal conductivity between 900 W / (m K) inclusive and 1300 W / (m K) inclusive.
  • the thermal connection element can with diamond
  • the thermal connection element is formed with carbon nanotubes (CNT) and has a thermal conductivity of at least 6000 W / (m K) along at least one direction.
  • the carrier comprises an electrically insulating base material, electrically conductive
  • the vias and the thermal connection element are each completely in the lateral direction of the
  • the carrier Surrounding base material, wherein the thermal connection element and the vias completely penetrate the base material perpendicular to the main extension plane of the carrier, and the thermal connection element is formed with a material having a thermal conductivity of at least 200 W / (m K).
  • the carrier comprises an electrically insulating base material, electrically conductive plated-through holes and a thermal connection element.
  • the vias and the thermal connection element are the vias and the thermal connection element.
  • Terminal element in lateral directions each completely surrounded by the base material and the thermal
  • the thermal connection element is with a material is formed, which is a thermal
  • a carrier described here is based on the following considerations: In general, carriers with a core of a metallic material
  • the carrier described here makes use of, inter alia, the idea of a carrier with a thermal
  • connection element which is exposed at the first and the second main surface of the carrier.
  • electronic components can be arranged directly on the exposed surface of the thermal connection element, so that in
  • the thermal connection element can be adapted to the size of the electronic component to be mounted on the carrier.
  • a particularly small amount of the material of the thermal connection element for producing a carrier is sufficient, so that the carrier can be produced particularly cost-effectively.
  • the thermal connection element and the through-connection comprise different materials or consist of one another
  • At least one is in the middle along the main plane of extension of the carrier
  • At least five plated-through holes per square millimeter are arranged along the main extension plane of the carrier.
  • Main extension plane of the carrier arranged.
  • Vias may be electrically conductive at each of the first and / or second major surfaces of the carrier
  • the carrier has a particularly high
  • the vias taper and / or thicken from the first major surface of the carrier towards the second major surface of the carrier.
  • the vias can, for example, in plan view of the Main extension plane of the carrier have a circular or a polygonal contour.
  • a through-hole has a different contour in a plan view of the first main surface than in a plan view of the second
  • Through-holes are positively connected to the base material in a form-fitting manner, so that the mechanical connection between the base material and the plated-through holes is particularly stable.
  • Multi-layer plated through-contacts wherein layers of the plated-through holes each have a maximum thickness of 60 ym.
  • the layers of the plated-through holes each have a maximum thickness of 60 ym.
  • Layer sequence on For example, one includes
  • a via may have a thickness between 50 ym inclusive and 500 ym inclusive.
  • Through-holes a particularly good adaptation of the electrical, thermal and / or mechanical properties of the vias.
  • the vias can be anchored particularly well in the base material, so that the risk of detachment of the vias is reduced.
  • contact structures are formed on a first main surface of the carrier, wherein the contact structures in direct mechanical contact with the vias and / or the thermal
  • Connection element and the contact structures are formed with an electrically conductive material.
  • Contact structures are formed, for example, with copper, nickel, palladium and / or gold.
  • the contact structures are formed, for example, with copper, nickel, palladium and / or gold.
  • Contact structures may be configured to be electrically connected to an electronic component.
  • the contact structures are formed as contact pads, so that electronic components by means of soldering or wire bonding electrically conductive to the
  • Contact structures are connectable.
  • the contact structures project beyond the plated-through holes and / or the thermal connection element to which the contact structures are respectively electrically conductively connected in a lateral direction
  • the contact structures are at least partially disposed on the base material.
  • the contact structures are arranged with exactly one through-connection or the connection element in each case overlapping.
  • connection element and disposed in the region of the plated through holes metallization.
  • the metallization can be formed, for example, with nickel, palladium and / or gold. In particular, the metallization is not
  • the metallization covers the vias and / or the
  • thermal connection element on the second main surface completely.
  • the carrier is particularly efficient electrically and / or thermally contacted by means of metallization.
  • the carrier comprises electronic components embedded in the carrier.
  • the carrier is the electronic
  • the electronic components can resistors, ESD protection elements, temperature sensors and / or
  • Comprise logic modules The electronic components can be electrically conductively contacted, for example, on the first and / or second main surface of the carrier. Alternatively, the electronic components by means of
  • Through contacts be electrically conductive contacted.
  • the electronic components are completely surrounded by the base material in lateral directions.
  • the embedding of electronic components in the carrier enables a particularly space-saving integration of electronic components.
  • an arrangement comprising a support and a substrate.
  • the arrangement may in particular comprise a carrier described here. That is, all features disclosed to the wearer are also disclosed to the wearer of the assembly, and vice versa.
  • the substrate is arranged on a side of the metallization of the carrier facing away from the base material, wherein the substrate has at least one conductor track and at least one heat sink, the metallization, which in the region of
  • the substrate may have a plurality of conductor tracks, which are electrically conductively connected to the plated-through holes.
  • the substrate may be a printed circuit board.
  • the heat sink is
  • the thermal conductivity of the heat sink is lower than the thermal conductivity of the thermal connection element.
  • the heat sink is designed so that heat can be transmitted to the heat sink by means of the thermal connection element.
  • the thermal connection element in operation
  • the arrangement may comprise a plurality of carriers that are in direct contact with a common substrate.
  • a plurality of carriers are arranged on one surface of the substrate.
  • a carrier described here can be produced by the method. That is, all features disclosed to the wearer are also disclosed for the process and vice versa.
  • the method is subdivided into a plurality of method steps, each of which is designated by a letter. The method can in particular according to the alphabetical
  • the first subcarrier is, for example, a self-supporting first subcarrier.
  • the first subcarrier is formed, for example, flat.
  • the first auxiliary carrier may be formed with copper.
  • step B at least one thermal
  • Connection element arranged on the first subcarrier.
  • the thermal connection element is arranged on the first auxiliary carrier by means of a bonding method and mechanically fixedly connected thereto.
  • the thermal connection element by means of gluing or by means of Solder be mechanically firmly connected to the first subcarrier.
  • the thermal connection element can be produced additively on the first auxiliary carrier.
  • electronic components may be mounted on the first auxiliary carrier.
  • Subcarrier can be arranged.
  • the electronic components may be active or passive
  • Components such as temperature sensors, ESD protection elements or logic devices act. Furthermore, laterally spaced apart from the thermal connection element, electrically conductive layers can be arranged on the first auxiliary carrier. According to at least one embodiment of the method for
  • Producing a carrier is arranged in a method step C) at least one via on the first auxiliary carrier.
  • the plated-through hole is arranged, for example, laterally spaced from the thermal connection element on the first auxiliary carrier.
  • the via becomes additive on the first subcarrier
  • a base material is applied to the first auxiliary carrier in a method step D), wherein the base material is the
  • the base material by means of a molding process, a
  • a metal layer is deposited over the whole area on the side of the thermal connection element, the through-connection and the base material facing away from the first auxiliary carrier.
  • the metal layer deposited by sputtering.
  • the metal layer comprises copper, nickel, palladium and / or gold. Subsequently, further layers of the
  • the contact structures can be galvanically deposited copper and / or de-energized
  • thermal connection element free of
  • the thermal connection element has a surface facing away from the first auxiliary carrier, which can be contacted by means of soldering.
  • a method step F at a first subcarrier remote side of the contact structures arranged a second auxiliary carrier.
  • the second auxiliary carrier for example, the second
  • Subcarrier be connected by means of an adhesive cohesively with the contact structures.
  • the glue can
  • the second subcarrier is in
  • the second subcarrier covers the
  • the second subcarrier can the contact structures, the thermal connection element and / or the via against
  • the first subcarrier is removed in a method step G).
  • the first subcarrier by means of a
  • the first subcarrier is completely removed.
  • the metallization is deposited electrolessly.
  • the metallization may include nickel, palladium and / or gold.
  • the metallization may include nickel, palladium and / or gold.
  • Metallization be deposited galvanically.
  • the metallization may include copper.
  • the metallization covers the via and / or the thermal Connection structure on a second auxiliary carrier side facing away completely. In particular, that is
  • the second auxiliary carrier is removed in a method step I).
  • the second subcarrier becomes mechanical
  • the second subcarrier is withdrawn from the carrier as a whole.
  • Process step H) is performed, a third
  • Subcarrier disposed on a second auxiliary carrier side facing away from the metallization. For example, in method steps A) to H), a plurality of carriers are produced in a common method. In particular, the carriers are separated, so that the carrier
  • the via in method step C) is produced by means of a photolithographic process.
  • the via is formed by means of several layers, each of which is produced by means of a photolithographic process.
  • the via is formed by means of several layers, each of which is produced by means of a photolithographic process.
  • Process step D) is performed, which is the first
  • the planarization is performed by means of a grinding and / or a polishing process.
  • the via and / or the thermal connection element is exposed during planarization.
  • step E) a seed layer is applied over the whole area to the side of the base material, the plated through-hole and the thermal terminal structure facing away from the first auxiliary carrier, and the contact structure becomes galvanic
  • the seed layer can be at least partially removed so that the individual contact structures are not formed coherently.
  • individual contact structures are electrically isolated from each other.
  • a multiplicity of carriers are produced in method steps A) to I), and the carriers are then singulated in a method step J).
  • the carriers are separated by means of an etching process, a sawing process and / or a laser cutting process.
  • a substrate is arranged on a side of the metallization facing away from the base material, wherein the substrate has at least one conductor track and at least one heat sink, the metallization which in the
  • Arranged portion of the via is brought into direct contact with the conductor track, and the
  • Connection element is arranged, is brought into direct contact with the heat sink.
  • an electronic component is mounted on the carrier before arranging the substrate on a side of the metallization facing away from the base material. The electronic component is
  • FIGS. 1 to 16 show schematic diagrams of method steps of an exemplary embodiment of the method for producing a carrier.
  • FIG 17 is a schematic representation of an embodiment of a carrier, which on a Substrate is arranged and by means of the electronic
  • Components are contacted.
  • FIG. 18 shows a schematic perspective view
  • FIG. 19 shows a schematic perspective view
  • FIG. 1 shows a schematic section setting of a first auxiliary carrier 91 and a thermal one
  • Connection element 20 according to an embodiment of a method for producing a carrier.
  • an electrically conductive first auxiliary carrier 91 is provided in a method step A).
  • the first auxiliary carrier 91 is formed, for example, with copper.
  • Process step B) is at least one thermal
  • connection element 20 disposed on the first subcarrier 91.
  • the thermal connection element 20 is in direct contact with the first auxiliary carrier 91 on a main surface of the first auxiliary carrier 91.
  • the thermal connection element 20 may be provided by means of an adhesive or be connected by means of a solder material cohesively with the first auxiliary carrier 91.
  • Terminal element 20 is formed with a material having a thermal conductivity of at least 200 W / (m K).
  • the thermal connection element 20 has a thermal conductivity that is higher than the thermal conductivity of copper.
  • electronic components 70 can be arranged on the first auxiliary carrier 91 in addition to the thermal connection element 20.
  • the electronic components may be, for example, temperature sensors, protective diodes and / or other active or passive electronic components.
  • the electronic components 70 are not in direct contact with the thermal
  • connection element 20 Further, it is possible that the material of the thermal connection element 20 is electrically conductive or electrically insulating.
  • FIGS. 2 to 6 show the method step C) of FIG
  • Subcarrier 91 arranged. As shown in FIG. 2, a first masking 111 is initially formed on one
  • the first masking 111 covers the thermal one
  • the first masking 111 has recesses. In these recesses, the first subcarrier 91 is free from the first masking 111.
  • the first masking is, for example a photosensitive lacquer, which is structurable by means of exposure and Entwickeins.
  • a first partial layer 11 is formed in the area of the recesses in the first masking 111.
  • the first partial layer 11 is deposited, for example, galvanically on the first auxiliary carrier 91.
  • the first partial layer 11 is copper
  • the first sub-layer 11 is perpendicular to
  • Main extension plane of the first subcarrier 91 has a same thickness as the first masking 111.
  • the thickness of the first partial layer 11 is at most 60 ⁇ m, in particular a maximum of 80 ⁇ m. As shown in Figure 4, is on from the first
  • Subcarrier 91 side facing away from the first masking 111 a second masking 112 arranged.
  • the second mask 112 is a
  • the first sub-layer 11 is at least partially exposed to the outside and is not completely covered by the second masking 112. Along the
  • a second partial layer 12 is formed in the region of the recesses in the second masking 112.
  • the second partial layer 12 is electrodeposited.
  • the second partial layer 12 is electrodeposited.
  • Partial layer 12 may be formed with copper. The first
  • Partial layer 11 and the second sub-layer 12 are for example, formed with a same material, in particular with the same material as the first auxiliary carrier 91. Together, the cohesively interconnected first sub-layer 11 and second sub-layer 12 form a
  • the first mask 111 and the second mask 112 are completely removed.
  • At least one via per mm 2 is arranged on the first auxiliary carrier 91.
  • FIG. 7 shows, in a schematic sectional view, the method step D) of a method for producing a carrier 100 in a schematic sectional view according to an exemplary embodiment.
  • a base material 30 is applied to the first auxiliary carrier 91, wherein the base material 30 the
  • the base material 30 may
  • the base material 30 is an electrically insulating material.
  • the base material 30 is formed with a polymer in which a filler is disposed.
  • the filler is
  • SiO 2, TiO 2, BaSO 4, Al 2 O 3, AlN or BN for example, SiO 2, TiO 2, BaSO 4, Al 2 O 3, AlN or BN.
  • the reflectivity and / or the thermal conductivity of the base material 30 adjustable.
  • FIG. 8 shows a method step of a method for producing a carrier 100 in a schematic
  • Subcarrier 91 opposite side are planarized.
  • planarization grinding ⁇ performed by means of and / or polishing process.
  • Connection element 20 after the planarization on its side facing away from the first subcarrier 91 side free.
  • Figures 9 to 12 show in a schematic
  • the seed layer 41 is deposited by means of a sputtering process.
  • the seed layer is electrically conductive.
  • the seed layer 41 completely covers the plated-through holes 10, the thermal connection structure 20 and the base material 30 on the side facing away from the first auxiliary carrier 91.
  • a third masking 140 is applied to the seed layer 41.
  • the third mask 140 is formed, for example, with a light-sensitive lacquer.
  • the third masking 140 has recesses in which the seed layer 41 is free from the third
  • the contact structures 40 are formed.
  • the third masking 140 does not at least partially overlap with the plated-through holes 10 and / or the thermal connection element 20 perpendicular to the main extension plane of the first auxiliary carrier 91.
  • Contact structure layer 42 may be, for example, nickel,
  • the material of the first contact structure layer 42 may be formed without current, for example by means of vapor deposition or sputtering on the seed layer 41.
  • Contact structure layer 43 may be formed, for example, with palladium or gold.
  • the second is
  • Subcarrier 91 side facing away from be electrically conductive contacted by soldering, in which case the
  • thermal connection element 20 may be free of a contact structure 40.
  • the contour of the contact structure 40 can be predetermined by means of the recesses in the third mask 140.
  • the contact structures in the lateral direction can be just as large as the plated-through holes 10, with which the contact structures 40 are each in direct contact, be formed.
  • the contact structures 40 can project beyond the plated-through holes 10, with which the contact structures 40 are each in direct, in the lateral direction.
  • the third mask 140 is completely removed.
  • the third mask 140 is completely removed.
  • Masking 140 completely removed by means of an etching process.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a
  • Method step F of the method for producing a carrier 100 according to an embodiment.
  • the second auxiliary carrier 92 is also arranged on a side of the base material 30 facing away from the first auxiliary carrier 91, of the thermal connection element 20 and / or of the plated-through holes 10.
  • the second auxiliary carrier 92 is a flexible carrier, which adjusts to the surface structure on the first auxiliary carrier 91
  • the second auxiliary carrier 92 covers the first auxiliary carrier 91 facing away
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a
  • Method step H) for producing a carrier 100 for producing a carrier 100 according to an embodiment.
  • the first auxiliary carrier 91 is removed.
  • the first auxiliary carrier 91 is produced by means of an etching process
  • Method step G) is that of the contact structure 40th
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a
  • a metallization 50 is formed on a second auxiliary carrier 92
  • thermal connection structure 20 opposite side of the thermal connection structure 20 and / or the vias 10 applied.
  • the metallization 50 is de-energized
  • the metallization comprises nickel, palladium and / or gold.
  • the metallization 50 can also
  • FIG. 16 shows a schematic representation of a
  • Process step I) becomes the second auxiliary carrier 92
  • Subcarrier 92 chemically and / or mechanically removed.
  • a third subcarrier 93 at one of the second Subcarrier 92 facing away from the metallization 50 are arranged.
  • the third auxiliary carrier 93 may also be connected to the base material 30 at one of the second
  • Subcarrier 92 opposite side are in direct mechanical contact.
  • the third auxiliary carrier 93, the metallization 50 and the base material 30 are connected to one another in a material-locking manner.
  • the third auxiliary carrier 93 is so-called blue tape.
  • a multiplicity of carriers 100 can be produced simultaneously in a composite.
  • the carriers 100 are then separated in a method step J) along the dashed lines.
  • the carriers 100 are separated by means of a laser cutting method, by means of etching or by means of sawing.
  • the singulated carriers 100 are mechanically connected exclusively by means of the third carrier 93.
  • Base material 30 opposite side of the metallization 50, a substrate 60 are arranged, wherein the substrate 60th
  • the metallization 50 which in the field of
  • Vias 10 is arranged, is brought into direct contact with the conductor 62, and the
  • Terminal element 20 is arranged, is brought into direct contact with the heat sink 61.
  • Such Exemplary embodiment is illustrated for example in connection with FIG. 17.
  • FIG. 17 shows a schematic sectional representation of a carrier 100 according to an exemplary embodiment.
  • the carrier 100 is arranged on the substrate 60, which has the conductor track 62 and the heat sink 61.
  • the metallization which is arranged in the region of the plated-through holes 10, is in direct contact with conductor tracks 62, which are formed on a side of the substrate 60 facing the carrier 100.
  • the interconnects 62 are electrically conductive and electrically isolated from each other by means of the insulation 63.
  • conductor tracks 62 which are electrically conductively connected to different plated-through holes 10 are electrically insulated from one another.
  • the thermal connection element 20 is thermally in direct contact with the heat sink 61 via the metallization 50.
  • Each electronic component 80 is arranged on a contact structure 40.
  • Each electronic component 80 can be electrically conductively contacted via a separate through-connection 10. For example, this is electronic
  • Component 80 each electrically connected by means of a bonding wire with a the electronic component 80 respectively uniquely associated contact structure 40. In the operation of the electronic component 80 resulting heat is derived by the thermal connection element 20 particularly efficient and transmitted to the heat sink 61.
  • Electronic component 80 includes, for example, a
  • FIG. 18 shows a schematic perspective view
  • the electronic components 80 which are arranged electrically conductively with contact structures 40 on the first main surface 100 a of the carrier 100.
  • FIG. 19 shows a schematic representation of a carrier 100 described here in which the base material 30 is shown partially transparent. In the base material 30, the vias 10 are embedded.
  • Vias 10 are in lateral directions
  • Through holes 10 at least partially not perpendicular to the main extension plane of the carrier 100 is formed.
  • the plated-through holes 10 are in particular of multilayer construction, the first partial layer 11 and the second partial layer 12 having a maximum height of 60 ⁇ m.
  • the contact structures on the first major surface 100a of the carrier 100 are in direct mechanical contact with the vias 10 and / or the thermal
  • connection element 20 In particular, the contact structures 40 are formed with an electrically conductive material.
  • the contact structures 40 On a second main surface 100b of the carrier 100 in the region of the thermal connection element and in the region of

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Abstract

Träger (100) mit einem elektrisch isolierenden Grundmaterial (30), elektrisch leitenden Durchkontaktierungen (10) und einem thermischen Anschlusselement (20). Die Durchkontaktierungen (10) und das thermische Anschlusselement (20) sind in lateraler Richtung jeweils vollständig von dem Grundmaterial (30) umgeben, wobei das thermische Anschlusselement (20) und die Durchkontaktierungen (10) das Grundmaterial (30) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (100) vollständig durchdringen, und das thermische Anschlusselement (20) mit einem Material gebildet ist, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 200W/(mK) aufweist.

Description

Beschreibung
TRÄGER, ANORDNUNG MIT EINEM SUBSTRAT UND EINEM TRÄGER UND
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES TRÄGERS
Es werden ein Träger und eine Anordnung mit einem Träger und einem Substrat angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen Träger anzugeben, der verbesserte thermische Eigenschaften aufweist und der besonders kosteneffizient herstellbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein
kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung eines Trägers anzugeben.
Bei dem Träger handelt es sich beispielsweise um eine
mechanisch selbsttragende Komponente. Der Träger ist
insbesondere ein Träger für ein elektronisches Bauteil. Der Träger ist dann insbesondere dazu ausgebildet zumindest ein elektronisches Bauteil mechanisch zu stützen, zu tragen und/oder elektrisch leitend zu kontaktieren. Beispielsweise ist auf eine Hauptfläche des Trägers ein elektronisches Bauteil montierbar und mittels des Trägers elektrisch leitend kontaktierbar . Insbesondere kann der Träger dazu ausgebildet sein, im Betrieb eines auf den Träger montierten
elektronischen Bauteils entstehende Wärme von dem
elektronischen Bauteil abzuleiten. Insbesondere eignet sich der Träger besonders gut für optoelektronische Bauteile wie etwa Leuchtdioden, Leuchtdiodenchips, Laserdioden oder
Laserdiodenchips, um diese elektrisch leitend zu kontaktieren und im Betrieb entstandene Wärme abzuleiten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger ein elektrisch isolierendes Grundmaterial. Das elektrisch
isolierende Grundmaterial ist beispielsweise mit einem
Polymer oder einer Keramik gebildet. Insbesondere ist das Grundmaterial mittels eines Moldverfahrens , eines
Gießprozesses, eines Dispensprozesses oder eines
Druckprozesses geformt. Das Grundmaterial kann mit Füllern befüllt sein. Bei den Füllern kann es sich um Partikel eines Materials handeln, die nach dem Herstellen des Grundmaterials insbesondere gleichmäßig im Grundmaterial verteilt sind.
Beispielsweise ist mittels der Füller der
Wärmeausdehnungskoeffizient, die Reflektivität und/oder die Wärmeleitfähigkeit des Grundmaterials einstellbar.
Beispielsweise weist das Grundmaterial Si02, Ti02, BaS04, A1203, A1N und/oder BN als Füller auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger elektrisch leitende Durchkontaktierungen. Die
Durchkontaktierungen können beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Materials, insbesondere mittels eines metallischen Materials, gebildet sein. Insbesondere sind die Durchkontaktierungen nicht zusammenhängend ausgebildet. Die Durchkontaktierungen können beispielsweise mittels des
Grundmaterials voneinander elektrisch isoliert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger ein thermisches Anschlusselement. Das thermische Anschlusselement ist beispielsweise mit einem Material gebildet, welches eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit aufweist.
Insbesondere kann das thermische Anschlusselement mit einem Metall, insbesondere Kupfer, gebildet sein. Weiter kann das thermische Anschlusselement mit folgenden Materialien
gebildet sein: Aluminiumnitrid (A1N) , polykristallinem oder einkristallinem Siliziumkarbid (SiC) , einer Mischung mit Diamantpulver in einer Kupfer umfassenden Matrix, Diamant oder einer Mischung mit Carbon-Nano-Tubes (CNT) in einer Silber umfassenden Matrix.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Durchkontaktierungen und das thermische Anschlusselement in lateralen Richtungen jeweils vollständig von dem
Grundmaterial umgeben. Die lateralen Richtungen verlaufen zum Beispiel zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers
parallel. Insbesondere weisen die Durchkontaktierungen und/oder das thermische Anschlusselement in lateralen
Richtungen keine nach außen freiliegenden Flächen auf. Die Seitenflächen des thermischen Anschlusselements und/oder der Durchkontaktierungen sind beispielsweise vollständig mit dem Grundmaterial bedeckt. Beispielsweise ist das Grundmaterial Stoffschlüssig mit dem thermischen Anschlusselement und/oder den Durchkontaktierungen verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform durchdringen das thermische Anschlusselement und die Durchkontaktierungen das Grundmaterial senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Trägers vollständig. Beispielsweise weist der Träger eine erste und eine zweite Hauptfläche auf, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Trägers ausgebildet sind.
Insbesondere können das thermische Anschlusselement und/oder die Durchkontaktierungen an der ersten Hauptfläche und/oder an der zweiten Hauptfläche nach außen freiliegen.
Insbesondere sind die Durchkontaktierungen und/oder das thermische Anschlusselement an der ersten Hauptfläche
und/oder an der zweiten Hauptfläche nicht mit elektrisch isolierendem Grundmaterial überdeckt. Die Hauptflächen können zumindest stellenweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das thermische Anschlusselement mit einem Material gebildet, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) aufweist. Beispielsweise ist das thermische Anschlusselement mit einem Polymer und/oder einem keramischen Material gebildet. Das thermische Anschlusselement kann eine Kristallstruktur aufweisen. Das thermische Anschlusselement kann mit einem
Material gebildet sein, welches eine feste Mischung mehrerer Komponenten umfasst. Insbesondere ist das thermische
Anschlusselement nicht mit dem gleichen Material wie das Grundmaterial gebildet. Weiter kann die thermische
Leitfähigkeit des thermischen Anschlusselements
richtungsabhängig sein. Insbesondere weist das thermische Anschlusselement quer, insbesondere senkrecht, zur
Haupterstreckungsebene des Trägers eine thermische
Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) , insbesondere
zumindest 800 W/ (m K) .
Beispielsweise ist das thermische Anschlusselement mit
Aluminiumnitrid (A1N) gebildet und weist eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 200 W/ (m K) und
einschließlich 230 W (m K) Das thermische Anschlusselement kann mit Siliziumkarbid (SiC) gebildet sein und eine
thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 350 W/ (m K) und einschließlich 430 W/ (m K) aufweisen. Weiter kann das thermische Anschlusselement mit Kupfer (Cu) gebildet sein und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 380 W/ (m K) aufweisen. Alternativ kann das thermische Anschlusselement mit Diamantpulver, welches in eine kupferhaltige Matrix eingelagert ist, gebildet sein und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 550 W/ (m K) aufweisen.
Insbesondere ist das thermische Anschlusselement mit Graphit gebildet und weist eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 900 W/ (m K) und einschließlich 1300 W/ (m K) auf. Das thermische Anschlusselement kann mit Diamant
gebildet sein und eine thermische Leitfähigkeit zwischen einschließlich 1000 W/ (m K) und einschließlich 2500 W (m K) aufweisen. Alternativ ist das thermische Anschlusselement mit Carbon-Nano-Tubes (CNT) gebildet und weist zumindest entlang einer Richtung eine thermische Leitfähigkeit von 6000 W/ (m K) auf .
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Träger ein elektrisch isolierendes Grundmaterial, elektrisch leitende
Durchkontaktierungen und ein thermisches Anschlusselement.
Die Durchkontaktierungen und das thermische Anschlusselement sind in lateraler Richtung jeweils vollständig von dem
Grundmaterial umgeben, wobei das thermische Anschlusselement und die Durchkontaktierungen das Grundmaterial senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers vollständig durchdringen, und das thermische Anschlusselement mit einem Material gebildet ist, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger ein elektrisch isolierendes Grundmaterial, elektrisch leitenden Durchkontaktierungen und ein thermisches Anschlusselement. Dabei sind die Durchkontaktierungen und das thermische
Anschlusselement in lateralen Richtungen jeweils vollständig von dem Grundmaterial umgeben und das thermische
Anschlusselement und die Durchkontaktierungen durchdringen das Grundmaterial senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers vollständig. Das thermische Anschlusselement ist mit einem Material gebildet ist, welches eine thermische
Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) aufweist.
Einem hier beschriebenen Träger liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Im Allgemeinen werden Träger mit einem Kern aus einem metallischen Material
hergestellt, welcher mit einer dielektrischen Schicht
beschichtet ist. Auf der dielektrischen Schicht wiederum werden dann elektronische Bauteile montiert. Dabei liegt das Material des Dielektrikums im Entwärmungspfad, wodurch die im Betrieb des elektronischen Bauteils ableitbare Wärme
reduziert ist.
Der hier beschriebene Träger macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, einen Träger mit einem thermischen
Anschlusselement bereitzustellen, welches an der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägers freiliegt. Somit sind elektronische Bauteile direkt auf der freiliegenden Fläche des thermischen Anschlusselements anordenbar, sodass im
Betrieb entstehende Wärme besonders gut abgeleitet werden kann. Vorteilhafterweise ist das thermische Anschlusselement unabhängig von der Größe des Trägers auf die Größe des auf den Träger zu montierenden elektronischen Bauteils anpassbar. Somit genügt eine besonders geringe Menge des Materials des thermischen Anschlusselements zur Herstellung eines Trägers, sodass der Träger besonders kosteneffizient herstellbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen das thermische Anschlusselement und die Durchkontaktierung voneinander verschiedene Materialien oder bestehen aus voneinander
verschiedenen Materialien. Auf diese Weise ist es möglich, für das thermische Anschlusselement und die
Durchkontaktierung jeweils die optimale Materialzusammensetzung zu wählen. Es hat sich dabei
überraschend heraus gestellt, dass dieser Vorteil den
Nachteil einer komplizierteren Herstellung überwiegen kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist im Mittel entlang der Haupterstreckungsebene des Trägers zumindest eine
Durchkontaktierung pro Quadratmillimeter angeordnet.
Insbesondere sind zumindest fünf Durchkontaktierungen pro Quadratmillimeter entlang der Haupterstreckungsebene des Trägers angeordnet sein. Insbesondere sind die
Durchkontaktierungen periodisch, zum Beispiel an den
Knotenpunkten eines regelmäßigen Gitters, entlang der
Haupterstreckungsebene des Trägers angeordnet. Die
Durchkontaktierungen können jeweils an der ersten und/oder zweiten Hauptfläche des Trägers elektrisch leitend
kontaktierbar sein. Beispielsweise können über die
Durchkontaktierungen auf dem Träger montierte elektronische Bauteile elektrisch leitend kontaktiert und betrieben werden. Vorteilhafterweise weist der Träger eine besonders hohe
Anzahl von Durchkontaktierungen pro Fläche entlang seiner Haupterstreckungsebene auf. Somit sind besonders viele elektronische Bauteile auf dem Träger separat voneinander elektrisch leitend kontaktierbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Durchkontaktierungen Seitenflächen auf, die direkt an das Grundmaterial angrenzen, wobei die Seitenflächen der
Durchkontaktierungen zumindest teilweise nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen. Beispielsweise verjüngen und/oder verdicken sich die Durchkontaktierungen von der ersten Hauptfläche des Trägers in Richtung der zweiten Hauptfläche des Trägers. Die Durchkontaktierungen können beispielsweise in Draufsicht auf die Haupterstreckungsebene des Trägers eine kreisförmige oder eine polygonförmige Kontur aufweisen. Insbesondere weist eine Durchkontaktierung in Draufsicht auf die erste Hauptfläche eine andere Kontur auf als in Draufsicht auf die zweite
Hauptfläche. Vorteilhafterweise können die
Durchkontaktierungen derart ausgestaltet sein, dass die
Durchkontaktierungen formschlüssig mit dem Grundmaterial mechanisch verbunden sind, sodass die mechanische Verbindung zwischen dem Grundmaterial und den Durchkontaktierungen besonders stabil ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Durchkontaktierungen mehrschichtig aufgebaut, wobei Schichten der Durchkontaktierungen jeweils eine maximale Dicke von 60 ym aufweisen. Insbesondere können die Schichten der
Durchkontaktierungen unterschiedliche
Materialzusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise weisen unterschiedliche Durchkontaktierungen eine gleiche
Schichtenfolge auf. Beispielsweise umfasst eine
Durchkontaktierung zwischen einschließlich 2 und
einschließlich 8 Schichten. Eine Durchkontaktierung kann beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 50 ym und einschließlich 500 ym aufweisen. Vorteilhafterweise
ermöglicht ein mehrschichtiger Aufbau der
Durchkontaktierungen eine besonders gute Anpassung der elektrischen, thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften der Durchkontaktierungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine
Durchkontaktierung an ihrer Seitenfläche stufenförmig
ausgebildet, wobei die Höhe von Stufen maximal 60 ym beträgt. Beispielsweise weisen die einzelnen Schichten der
Durchkontaktierung in lateraler Richtung eine unterschiedliche Ausdehnung auf, sodass die
Durchkontaktierungen im Bereich ihrer Seitenflächen ein stufenförmiges Profil aufweisen. Vorteilhafterweise
ermöglicht dies eine besonders gute mechanische, insbesondere formschlüssige, Verbindung zwischen den Durchkontaktierungen und dem Grundmaterial. Die Durchkontaktierungen können dadurch besonders gut im Grundmaterial verankert sein, so dass die Gefahr einer Ablösung der Durchkontaktierungen reduziert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind an einer ersten Hauptfläche des Trägers Kontaktstrukturen ausgebildet, wobei die Kontaktstrukturen in direktem mechanischem Kontakt mit den Durchkontaktierungen und/oder dem thermischem
Anschlusselement stehen und die Kontaktstrukturen mit einem elektrisch leitenden Material gebildet sind. Die
Kontaktstrukturen sind beispielsweise mit Kupfer, Nickel, Palladium und/oder Gold gebildet. Insbesondere sind die
Kontaktstrukturen mehrschichtig ausgebildet. Die
Kontaktstrukturen können dazu eingerichtet sein, elektrisch leitend mit einem elektronischen Bauteil verbunden zu werden. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen als Kontaktpads ausgebildet, sodass elektronische Bauteile mittels Lötens oder mittels Drahtbondens elektrisch leitend an die
Kontaktstrukturen anschließbar sind. Insbesondere überragen die Kontaktstrukturen die Durchkontaktierungen und/oder das thermische Anschlusselement mit dem/der die Kontaktstrukturen jeweils elektrisch leitend verbunden sind in lateraler
Richtung. Beispielsweise sind die Kontaktstrukturen zumindest teilweise auf dem Grundmaterial angeordnet. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen mit genau einer Durchkontaktierung oder dem Anschlusselement jeweils überlappend angeordnet.
Vorteilhafterweise ist die Geometrie der Kontaktstrukturen unabhängig von der Geometrie der Durchkontaktierungen
und/oder dem thermischen Anschlusselement wählbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an einer zweiten Hauptfläche des Trägers im Bereich des thermischen
Anschlusselements und im Bereich der Durchkontaktierungen eine Metallisierung angeordnet. Die Metallisierung kann beispielsweise mit Nickel, Palladium und/oder Gold gebildet sein. Insbesondere ist die Metallisierung nicht
zusammenhängend ausgebildet. Beispielsweise überdeckt die Metallisierung die Durchkontaktierungen und/oder das
thermische Anschlusselement an der zweiten Hauptfläche vollständig. Beispielsweise ist die Metallisierung
ausschließlich im Bereich der Durchkontaktierungen und/oder des thermischen Anschlusselements angeordnet. Insbesondere ist das Grundmaterial frei von der Metallisierung und nicht von dieser überdeckt. Vorteilhafterweise ist der Träger mittels der Metallisierung besonders effizient elektrisch und/oder thermisch kontaktierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger elektronische Bauteile, die in den Träger eingebettet sind. Beispielsweise handelt es sich bei den elektronischen
Bauteilen um aktive oder passive elektronische Bauteile.
Insbesondere können die elektronischen Bauteile Widerstände, ESD-Schutzelemente, Temperatursensoren und/oder
Logikbausteine umfassen. Die elektronischen Bauteile können beispielsweise an der ersten und/oder zweiten Hauptfläche des Trägers elektrisch leitend kontaktierbar sein. Alternativ können die elektronischen Bauteile mittels der
Durchkontaktierungen elektrisch leitend kontaktierbar sein. Insbesondere sind die elektronischen Bauteile in lateralen Richtungen vollständig von dem Grundmaterial umgeben. Vorteilhafterweise ermöglicht das Einbetten von elektronischen Bauteilen in dem Träger eine besonders platzsparende Integration elektronischer Bauteile.
Es wird des Weiteren eine Anordnung umfassend einen Träger und ein Substrat angegeben. Die Anordnung kann insbesondere einen hier beschriebenen Träger umfassen. Das heißt, sämtliche für den Träger offenbarten Merkmale sind auch für den Träger der Anordnung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist an einer dem Grundmaterial abgewandten Seite der Metallisierung des Trägers das Substrat angeordnet, wobei das Substrat zumindest eine Leiterbahn und zumindest eine Wärmesenke aufweist, die Metallisierung, welche im Bereich der
Durchkontaktierungen angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Leiterbahn steht, und die Metallisierung, welche im Bereich des thermischen Anschlusselements angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Wärmesenke steht. Insbesondere kann das Substrat eine Vielzahl von Leiterbahnen aufweisen, die elektrisch leitend mit den Durchkontaktierungen verbunden sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Substrat um eine gedruckte Leiterplatte handeln. Die Wärmesenke ist
beispielsweise mit einem Material gebildet, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 10 W/ (m K) aufweist. Insbesondere ist die thermische Leitfähigkeit der Wärmesenke geringer als die thermische Leitfähigkeit des thermischen Anschlusselements. Beispielsweise ist die Wärmesenke dazu eingerichtet, dass mittels des thermischen Anschlusselements Wärme an die Wärmesenke übertragbar ist. Insbesondere wird mittels des thermischen Anschlusselements im Betrieb
entstehende Wärme eines auf dem Träger montierten
elektronischen Bauteils an die Wärmesenke übertragen. Insbesondere kann die Anordnung mehrere Träger umfassen, die mit einem gemeinsamen Substrat in direktem Kontakt stehen. Beispielsweise ist eine Vielzahl von Trägern auf einer Fläche des Substrats angeordnet. Vorteilhafterweise ist mittels des Substrats sowohl eine elektrisch leitende Kontaktierung als auch eine Entwärmung von auf dem Träger angeordneten
elektronischen Bauteilen möglich.
Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebener Träger hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für den Träger offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Das Verfahren ist im Folgenden in mehrere Verfahrensschritte gegliedert, die jeweils mit einem Buchstaben bezeichnet sind. Das Verfahren kann dabei insbesondere entsprechend der alphabetischen
Reihenfolge der Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im
Verfahrensschritt A) ein elektrisch leitender erster
Hilfsträger bereitgestellt. Bei dem ersten Hilfsträger handelt es sich beispielsweise um einen selbsttragenden ersten Hilfsträger. Der erste Hilfsträger ist beispielsweise flächig ausgebildet. Insbesondere kann der erste Hilfsträger mit Kupfer gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt B) zumindest ein thermisches
Anschlusselement auf dem ersten Hilfsträger angeordnet.
Beispielsweise wird das thermische Anschlusselement mittels eines Bondverfahrens auf dem ersten Hilfsträger angeordnet und mechanisch fest mit diesem verbunden. Alternativ kann das thermische Anschlusselement mittels Klebens oder mittels Lötens mechanisch fest mit dem ersten Hilfsträger verbunden werden. Alternativ kann das thermische Anschlusselement additiv auf dem ersten Hilfsträger hergestellt werden. Zusätzlich können lateral beabstandet zu dem thermischen Anschlusselement elektronische Bauteile auf dem ersten
Hilfsträger angeordnet werden. Beispielsweise kann es sich bei den elektronischen Bauteilen um aktive oder passive
Komponenten, wie beispielsweise Temperatursensoren, ESD- Schutzelemente oder Logikbausteine handeln. Weiter können auf dem ersten Hilfsträger lateral beabstandet zu dem thermischen Anschlusselement elektrisch leitende Schichten angeordnet werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum
Herstellen eines Trägers wird in einem Verfahrensschritt C) zumindest eine Durchkontaktierung auf dem ersten Hilfsträger angeordnet. Die Durchkontaktierung wird beispielsweise lateral beabstandet zu dem thermischen Anschlusselement auf dem ersten Hilfsträger angeordnet. Insbesondere wird die Durchkontaktierung additiv auf dem ersten Hilfsträger
hergestellt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt D) ein Grundmaterial auf den ersten Hilfsträger aufgebracht, wobei das Grundmaterial die
Durchkontaktierung und das thermische Anschlusselement in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Beispielsweise wird das Grundmaterial mittels eines Moldverfahrens , eines
Gießprozesses, eines Dispensierprozesses oder eines
Druckprozesses auf dem ersten Hilfsträger angeordnet.
Insbesondere sind Seitenflächen der Durchkontaktierung, des thermischen Anschlusselements und gegebenenfalls der elektronischen Bauteile vollständig von dem Grundmaterial überdeckt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden in einem
Verfahrensschritt E) auf einer dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite des thermischen Anschlusselements und der Durchkontaktierung Kontaktstrukturen aufgebracht.
Beispielsweise wird dabei auf der dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite des thermischen Anschlusselements, der Durchkontaktierung und des Grundmaterials ganzflächig eine Metallschicht abgeschieden. Beispielsweise wird die
Metallschicht mittels Sputterns abgeschieden. Insbesondere umfasst die Metallschicht Kupfer, Nickel, Palladium und/oder Gold. Anschließend werden weitere Schichten der
Kontaktstrukturen auf der ganzflächigen Metallisierung mittels eines Lithographieprozesses bereichsweise
abgeschieden. Insbesondere können die Kontaktstrukturen galvanisch abgeschiedenes Kupfer und/oder stromlos
abgeschiedenes Nickel, Palladium und/oder Gold umfassen.
Weiter können die Kontaktstrukturen an einer der
Durchkontaktierung abgewandten Fläche eine Oberfläche
aufweisen, welche besonders gut mittels Lötens elektrisch leitend kontaktierbar ist und beispielsweise kann diese
Oberfläche mit Palladium und Gold gebildet sein. Insbesondere kann das thermische Anschlusselement frei von
Kontaktstrukturen sein, sodass ausschließlich auf der
Durchkontaktierung eine Kontaktstruktur ausgebildet ist.
Beispielsweise weist das thermische Anschlusselement eine dem ersten Hilfsträger abgewandte Oberfläche auf, welche mittels Lötens kontaktierbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt F) an einer dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite der Kontaktstrukturen ein zweiter Hilfsträger angeordnet. Beispielsweise kann der zweite
Hilfsträger mittels eines Klebstoffes stoffschlüssig mit den Kontaktstrukturen verbunden sein. Der Klebstoff kann
beispielsweise die Kontaktstrukturen in lateralen Richtung umgeben. Insbesondere steht der zweite Hilfsträger in
direktem mechanischem Kontakt mit dem Grundkörper.
Beispielsweise überdeckt der zweite Hilfsträger die
Kontaktstrukturen und/oder das Grundmaterial vollständig. Der zweite Hilfsträger kann die Kontaktstrukturen, das thermische Anschlusselement und/oder die Durchkontaktierung gegen
Beschädigungen beispielsweise durch eine Ätzlösung schützen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt G) der erste Hilfsträger entfernt.
Beispielsweise wird der erste Hilfsträger mittels eines
Ätzverfahrens, insbesondere mittels Schwefelsäure, entfernt.
Insbesondere wird der erste Hilfsträger vollständig entfernt.
Beispielsweise liegen nach dem Entfernen des ersten
Hilfsträgers das Grundmaterial, das thermische
Anschlusselement und die Durchkontaktierung an einer dem zweiten Hilfsträger abgewandten Seite frei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt H) eine Metallisierung an einer dem zweiten Hilfsträger abgewandten Seite der thermischen
Anschlussstruktur und/oder der Durchkontaktierung
aufgebracht. Beispielsweise wird die Metallisierung stromlos abgeschieden. Insbesondere kann die Metallisierung Nickel, Palladium und/oder Gold umfassen. Alternativ kann die
Metallisierung galvanisch abgeschieden werden. Insbesondere kann die Metallisierung Kupfer umfassen. Die Metallisierung bedeckt die Durchkontaktierung und/oder die thermische Anschlussstruktur an einer dem zweiten Hilfsträger abgewandten Seite vollständig. Insbesondere ist das
Grundmaterial frei von der Metallisierung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt I) der zweite Hilfsträger entfernt. Beispielsweise wird der zweite Hilfsträger mechanisch
abgelöst. Beispielsweise wird der zweite Hilfsträger von dem Träger als Ganzes abgezogen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt Hl), welcher nach dem
Verfahrensschritt H) durchgeführt wird, ein dritter
Hilfsträger an einer dem zweiten Hilfsträger abgewandten Seite der Metallisierung angeordnet. Beispielsweise wird in den Verfahrensschritten A) bis H) eine Vielzahl von Trägern in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt. Insbesondere werden die Träger vereinzelt, sodass die Träger
ausschließlich mittels des dritten Hilfsträgers mechanisch miteinander verbunden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Durchkontaktierung in Verfahrensschritt C) mittels eines photolithographischen Prozesses hergestellt. Beispielsweise wird die Durchkontaktierung mittels mehrerer Schichten, die jeweils mittels eines photolithographischen Prozesses hergestellt werden, gebildet. Insbesondere weisen die
einzelnen Schichten der Durchkontaktierung in Draufsicht eine unterschiedliche Kontur auf. Beispielsweise kann mittels der einzelnen Schichten jeweils eine Stufe einer stufenförmig ausgebildeten Durchkontaktierung ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt Dl), welcher nach dem
Verfahrensschritt D) durchgeführt wird, die dem ersten
Hilfsträger abgewandte Seite des Grundmaterials, der
Durchkontaktierung und der thermischen Anschlussstruktur planarisiert . Beispielsweise wird die Planarisierung mittels eines Schleif- und/oder eines Polierprozesses durchgeführt. Insbesondere wird beim Planarisieren die Durchkontaktierung und/oder das thermische Anschlusselement freigelegt.
Beispielsweise wird beim Planarisieren Grundmaterial
entfernt, welches die Durchkontaktierung und/oder das thermische Anschlusselement an einer dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite überdeckt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Verfahrensschritt E) ein Keimschicht ganzflächig auf die dem ersten Hilfsträger abgewandte Seite des Grundmaterials, der Durchkontaktierung und der thermischen Anschlussstruktur aufgebracht und die Kontaktstruktur wird galvanisch
abgeschieden. Insbesondere wird die Kontaktstruktur
photolithographisch strukturiert. Dabei kann die Keimschicht zumindest teilweise entfernt werden, sodass die einzelnen Kontaktstrukturen nicht zusammenhängend ausgebildet sind. Insbesondere sind einzelne Kontaktstrukturen elektrisch voneinander isoliert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in den Verfahrensschritten A) bis I) eine Vielzahl von Trägern hergestellt und die Träger werden anschließend in einem Verfahrensschritt J) vereinzelt. Beispielsweise werden die Träger mittels eines Ätzprozesses, eines Sägeprozesses und/oder eines Laserschneideprozesses vereinzelt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Verfahrensschritt I) an einer dem Grundmaterial abgewandten Seite der Metallisierung ein Substrat angeordnet, wobei das Substrat zumindest eine Leiterbahn und zumindest eine Wärmesenke aufweist, die Metallisierung, welche im
Bereich der Durchkontaktierung angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Leiterbahn gebracht wird, und die
Metallisierung, welche im Bereich des thermischen
Anschlusselements angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Wärmesenke gebracht wird. Insbesondere wird vor dem Anordnen des Substrats an einer dem Grundmaterial abgewandten Seite der Metallisierung ein elektronisches Bauelement auf den Träger montiert. Das elektronische Bauelement wird
beispielsweise elektrisch leitend mit zumindest einer
Durchkontaktierung verbunden. Beispielseide wird das
elektronische Bauteil mittels eines Bonddrahtes elektrisch leitend mit einer Durchkontaktierung verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der
Verfahrensschritt H) unmittelbar nach dem Verfahrensschritt G) durchgeführt.
Weitere Vorteile und vorteilha te Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Trägers un . des Verfahrens zum Herstellen eines Trägers ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren, dargestellten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen die Figuren 1 bis 16 in schematischen Darstellungen Verfahrensschritte eines Ausfü rungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen eines Trägers.
Es zeigt die Figur 17 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Trägers, welcher auf einem Substrat angeordnet ist und mittels dem elektronische
Bauelemente kontaktiert sind.
Es zeigt die Figur 18 eine schematische perspektivische
Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Trägers mit vier elektronischen Bauelementen.
Es zeigt die Figur 19 eine schematische perspektivische
Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Trägers mit vier elektronischen Bauelementen, wobei das Grundmaterial
transparent dargestellt ist.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnitteinstellung eines ersten Hilfsträgers 91 und eines thermischen
Anschlusselements 20 gemäß eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Trägers. Bei dem Verfahren wird in einem Verfahrensschritt A) ein elektrisch leitender erster Hilfsträger 91 bereitgestellt. Der erste Hilfsträger 91 ist beispielsweise mit Kupfer gebildet. In einem
Verfahrensschritt B) wird zumindest ein thermisches
Anschlusselement 20 auf dem ersten Hilfsträger 91 angeordnet. Insbesondere steht das thermische Anschlusselement 20 an einer Hauptfläche des ersten Hilfsträgers 91 in direktem Kontakt mit dem ersten Hilfsträger 91. Alternativ kann das thermische Anschlusselement 20 mittels eines Klebstoffes oder mittels eines Lötmaterials stoffschlüssig mit dem ersten Hilfsträger 91 verbunden werden. Das thermische
Anschlusselement 20 ist mit einem Material gebildet, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) aufweist. Insbesondere weist das thermische Anschlusselement 20 eine thermische Leitfähigkeit auf, welche höher ist als die thermische Leitfähigkeit von Kupfer. Weiter können in dem Verfahrensschritt B) neben dem thermischen Anschlusselement 20 elektronische Bauteile 70 auf dem ersten Hilfsträger 91 angeordnet werden. Bei den elektronischen Bauteilen kann es sich beispielsweise um Temperatursensoren, Schutzdioden und/oder sonstige aktive oder passive elektronische Bauteile handeln. Insbesondere stehen die elektronischen Bauteile 70 nicht in direktem Kontakt mit dem thermischen
Anschlusselement 20. Ferner ist es möglich, dass das Material des thermischen Anschlusselements 20 elektrisch leitend oder elektrisch isolierend ist.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen den Verfahrensschritt C) des
Verfahrens zum Herstellen eines Trägers in einer
schematischen Schnittansicht gemäß eines
Ausführungsbeispiels. In dem Verfahrensschritt C) wird zumindest eine Durchkontaktierung 10 auf dem ersten
Hilfsträger 91 angeordnet. Wie in Figur 2 dargestellt, wird dabei zunächst eine erste Maskierung 111 auf einer
Hauptfläche des ersten Hilfsträgers 91 und auf dem
thermischen Anschlusselement 20 angeordnet. Insbesondere überdeckt die erste Maskierung 111 das thermische
Anschlusselement 20 vollständig. In Bereichen, in denen die Durchkontaktierungen 10 angeordnet werden sollen, weist die erste Maskierung 111 Aussparungen auf. In diesen Aussparungen ist der erste Hilfsträger 91 frei von der ersten Maskierung 111. Bei der ersten Maskierung handelt es sich beispielsweise um einen photosensitiven Lack, welcher mittels Belichtens und Entwickeins strukturierbar ist.
Wie in Figur 3 dargestellt, wird im Bereich der Aussparungen in der ersten Maskierung 111 eine erste Teilschicht 11 gebildet. Die erste Teilschicht 11 wird beispielsweise galvanisch auf dem ersten Hilfsträger 91 abgeschieden.
Insbesondere ist die erste Teilschicht 11 mit Kupfer
gebildet. Die erste Teilschicht 11 weist senkrecht zur
Haupterstreckungsebene des ersten Hilfsträgers 91 eine gleiche Dicke wie die erste Maskierung 111 auf.
Beispielsweise beträgt die Dicke der ersten Teilschicht 11 maximal 60 ym, insbesondere maximal 80 ym. Wie in Figur 4 dargestellt, wird auf von der dem ersten
Hilfsträger 91 abgewandten Seite der ersten Maskierung 111 eine zweite Maskierung 112 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei der zweiten Maskierung 112 um einen
photosensitiven Lack. Insbesondere weist die zweite
Maskierung 112 im Bereich der ersten Teilschicht 11
Aussparungen auf. Die erste Teilschicht 11 liegt zumindest teilweise nach außen frei und ist nicht vollständig von der zweiten Maskierung 112 überdeckt. Entlang der
Haupterstreckungsebene des ersten Hilfsträgers 91 ist die Aussparung in der zweiten Maskierung 112 kleiner als die Aussparung in der ersten Maskierung 111.
Wie in Figur 5 dargestellt, wird im Bereich der Aussparungen in der zweiten Maskierung 112 eine zweite Teilschicht 12 gebildet. Beispielsweise wird die zweite Teilschicht 12 galvanisch abgeschieden. Insbesondere kann die zweite
Teilschicht 12 mit Kupfer gebildet sein. Die erste
Teilschicht 11 und die zweite Teilschicht 12 sind beispielsweise mit einem gleichen Material, insbesondere mit dem gleichen Material wie der erste Hilfsträger 91 gebildet. Zusammen bilden die Stoffschlüssig miteinander verbundenen erste Teilschicht 11 und zweite Teilschicht 12 eine
Durchkontaktierung 10.
Wie in Figur 6 dargestellt werden die erste Maskierung 111 und die zweite Maskierung 112 vollständig entfernt.
Beispielsweise ist nach dem Entfernen der ersten und zweiten Maskierung 11, 12 zumindest eine Durchkontaktierung pro mm2 auf dem ersten Hilfsträger 91 angeordnet. Die
Durchkontaktierungen sind jeweils stufenförmig ausgebildet, wobei die Höhe H der Stufen jeweils maximal 60 ym beträgt. Die Figur 7 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung den Verfahrensschritt D) eines Verfahrens zum Herstellen eines Trägers 100 in einer schematischen Schnittdarstellung gemäß eines Ausführungsbeispiels. Im Verfahrensschritt D) wird ein Grundmaterial 30 auf den ersten Hilfsträger 91 aufgebracht, wobei das Grundmaterial 30 die
Durchkontaktierung 10 und das thermische Anschlusselement 20 in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Laterale
Richtungen verlaufen dabei entlang der Haupterstreckungsebene des ersten Hilfsträgers 91. Das Grundmaterial 30 kann
beispielsweise mittels eines Film-Assisted Molding
Verfahrens, mittels Dispensierens, mittels Siebdruck oder mittels Schablonendruck auf dem ersten Hilfsträger 91 angeordnet sein. Bei dem Grundmaterial 30 handelt es sich um ein elektrisch isolierendes Material. Beispielsweise ist das Grundmaterial 30 mit einem Polymer gebildet, in welchem ein Füller angeordnet ist. Bei dem Füller handelt es sich
beispielsweise um Si02, Ti02, BaS04, A1203, A1N oder BN.
Vorteilhafterweise ist mittels des Füllers der Wärmeausdehnungskoeffizient, die Reflektivität und/oder die Wärmeleitfähigkeit des Grundmaterials 30 einstellbar.
Die Figur 8 zeigt einen Verfahrensschritt eines Verfahrens zum Herstellen eines Trägers 100 in einer schematischen
Schnittdarstellung gemäß eines Ausführungsbeispiels, wobei das Grundmaterial 30, die Durchkontaktierungen 10 und das thermische Anschlusselement 20 an ihrer dem ersten
Hilfsträger 91 abgewandten Seite planarisiert werden.
Beispielsweise wird die Planarisierung mittels eines Schleif¬ und/oder Polierverfahrens durchgeführt. Insbesondere liegen die Durchkontaktierungen 10 und das thermische
Anschlusselement 20 nach der Planarisierung an ihrer dem ersten Hilfsträger 91 abgewandten Seite frei.
Die Figuren 9 bis 12 zeigen in einer schematischen
Schnittdarstellung einen Verfahrensschritt E) des Verfahrens zum Herstellen eines Trägers 100 gemäß eines
Ausführungsbeispiels. Wie in Figur 9 dargestellt wird eine Keimschicht 41 ganzflächig auf die dem ersten Hilfsträger 91 abgewandten Seite des Grundmaterials 30, der
Durchkontaktierung 10 und der thermischen Anschlussstruktur 20 aufgebracht. Beispielsweise wird die Keimschicht 41 mittels eines Sputterverfahrens abgeschieden. Insbesondere kann die Keimschicht 41 mit Kupfer, Nickel, Palladium
und/oder Gold gebildet sein. Insbesondere ist die Keimschicht elektrisch leitend ausgebildet. Die Keimschicht 41 bedeckt die Durchkontaktierungen 10, die thermische Anschlussstruktur 20 und das Grundmaterial 30 an der dem ersten Hilfsträger 91 abgewandten Seite vollständig.
Wie in Figur 10 dargestellt, wird auf die Keimschicht 41 eine dritte Maskierung 140 aufgebracht. Die dritte Maskierung 140 ist beispielsweise mit einem lichtsensitiven Lack gebildet. Insbesondere weist die dritte Maskierung 140 Aussparungen auf, in welchen die Keimschicht 41 frei von der dritten
Maskierung ist. Im Bereich der Aussparungen in der dritten Maskierung 140 werden die Kontaktstrukturen 40 ausgebildet. Insbesondere überlappt die dritte Maskierung 140 senkrecht zur Haupterstreckungsebene des ersten Hilfsträgers 91 zumindest teilweise nicht mit den Durchkontaktierungen 10 und/oder dem thermischen Anschlusselement 20.
Wie in Figur 11 dargestellt wird eine erste
Kontaktstrukturschicht 42 und eine zweite
Kontaktstrukturschicht 43 im Bereich der Aussparungen der dritten Maskierung 140 ausgebildet. Die erste
Kontaktstrukturschicht 42 kann beispielsweise mit Nickel,
Palladium und/oder Gold gebildet sein. Insbesondere kann das Material der ersten Kontaktstrukturschicht 42 stromlos, beispielsweise mittels Aufdampfens oder Aufsputterns auf der Keimschicht 41 ausgebildet sein. Die zweite
Kontaktstrukturschicht 43 kann beispielsweise mit Palladium oder Gold gebildet sein. Insbesondere ist die zweite
Kontaktstrukturschicht 43 mittels Lötens elektrisch leitend kontaktierbar . Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das thermische Anschlusselement an einer dem ersten
Hilfsträger 91 abgewandten Seite mittels Lötens elektrisch leitend kontaktierbar sein, wobei in diesem Fall das
thermische Anschlusselement 20 frei von einer Kontaktstruktur 40 sein kann. In lateraler Richtung ist die Kontur der Kontaktstruktur 40 mittels der Aussparungen in der dritten Maskierung 140 vorgebbar. Beispielsweise können die Kontaktstrukturen in lateraler Richtung genau so groß wie die Durchkontaktierungen 10, mit denen die Kontaktstrukturen 40 jeweils in direktem Kontakt stehen, ausgebildet sein. Insbesondere können die Kontaktstrukturen 40 die Durchkontaktierungen 10, mit denen die Kontaktstrukturen 40 jeweils in direktem stehen, in lateraler Richtung überragen. Insbesondere sind
Kontaktstrukturen 40, die mit unterschiedlichen
Durchkontaktierungen oder dem thermischen Anschlusselement 20 elektrisch leitend verbunden sind nicht zusammenhängend ausgebildet .
Wie in Figur 12 dargestellt, wird die dritte Maskierung 140 vollständig entfernt. Beispielsweise wird die dritte
Maskierung 140 mittels eines Ätzverfahrens vollständig entfernt .
Die Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung eines
Verfahrensschritts F) des Verfahrens zum Herstellen eines Trägers 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels. In dem
Verfahrensschritt F) wird ein zweiter Hilfsträger 92 an einer dem ersten Hilfsträger 91 abgewandten Seite der
Kontaktstrukturen 40 angeordnet. Insbesondere wird der zweite Hilfsträger 92 auch an einer dem ersten Hilfsträger 91 abgewandten Seite des Grundmaterials 30, des thermischen Anschlusselements 20 und/oder der Durchkontaktierungen 10 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem zweiten Hilfsträger 92 um einen flexiblen Träger, welcher sich der Oberflächenstruktur an der dem ersten Hilfsträger 91
abgewandten Seite anpasst. Insbesondere bedeckt der zweite Hilfsträger 92 dem ersten Hilfsträger 91 abgewandte
Oberflächen vollständig und schützt diese somit
beispielsweise während eines Ätzprozesses. Die Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung eines
Verfahrensschritts H) zum Herstellen eines Trägers 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels. In diesem Verfahrensschritt wird der erste Hilfsträger 91 entfernt. Beispielsweise wird der erste Hilfsträger 91 mittels eines Ätzverfahrens,
insbesondere mit Schwefelsäure, entfernt. Nach dem
Verfahrensschritt G) liegt die der Kontaktstruktur 40
abgewandte Seite des Anschlusselements 20, der
Durchkontaktierungen 10 und des Grundmaterials 30 nach außen frei.
Die Figur 15 zeigt eine schematische Darstellung eines
Verfahrensschritts H) eines hier beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines Trägers 100 gemäß eines
Ausführungsbeispiels. In dem Verfahrensschritt H) wird eine Metallisierung 50 an einer dem zweiten Hilfsträger 92
abgewandten Seite der thermischen Anschlussstruktur 20 und/oder der Durchkontaktierungen 10 aufgebracht.
Beispielsweise wird die Metallisierung 50 stromlos
abgeschieden. Insbesondere umfasst die Metallisierung Nickel, Palladium und/oder Gold. Alternativ zu dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Metallisierung 50 auch
lithographisch mittels eines wie in Zusammenhang mit der Kontaktstruktur 40 beschriebenen Verfahrens hergestellt sein.
Die Figur 16 zeigt eine schematische Darstellung eines
Verfahrensschritts I) des Verfahrens zum Herstellen eines Trägers gemäß eines Ausführungsbeispiels. Bei dem
Verfahrensschritt I) wird der zweite Hilfsträger 92
vollständig entfernt. Beispielsweise wird der zweite
Hilfsträger 92 chemisch und/oder mechanisch entfernt.
Insbesondere kann vor dem Entfernen des zweiten Hilfsträgers 92 ein dritter Hilfsträger 93 an einer dem zweiten Hilfsträger 92 abgewandten Seite der Metallisierung 50 angeordnet werden. Insbesondere kann der dritte Hilfsträger 93 auch mit dem Grundmaterial 30 an einer dem zweiten
Hilfsträger 92 abgewandten Seite in direktem mechanischem Kontakt stehen. Insbesondere sind der dritte Hilfsträger 93, die Metallisierung 50 und das Grundmaterial 30 Stoffschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise handelt es sich bei dem dritten Hilfsträger 93 um sogenanntes Blue Tape. Insbesondere werden die Verfahrensschritte A) bis I) bei der Herstellung des Trägers in der genannten Reihenfolge
ausgeführt .
Insbesondere können mittels des in den Figuren 1 bis 16 beschriebenen Verfahrens eine Vielzahl von Trägern 100 zeitgleich im Verbund hergestellt werden. Die Träger 100 werden anschließend in einem Verfahrensschritt J) entlang der gestrichelten Linien vereinzelt. Beispielsweise werden die Träger 100 mittels eines Laserschneideverfahrens, mittels Ätzens oder mittels Sägens vereinzelt. Beispielsweise sind die Vereinzelten Träger 100 ausschließlich mittels des dritten Trägers 93 mechanisch verbunden.
Weiter kann nach dem Verfahrensschritt I) an einer dem
Grundmaterial 30 abgewandten Seite der Metallisierung 50 ein Substrat 60 angeordnet werden, wobei das Substrat 60
zumindest eine Leiterbahn 62 und zumindest eine Wärmesenke 61 aufweist. Die Metallisierung 50, welche im Bereich der
Durchkontaktierungen 10 angeordnet ist, wird in direkten Kontakt mit der Leiterbahn 62 gebracht, und die
Metallisierung 50, welche im Bereich des thermischen
Anschlusselements 20 angeordnet ist, wird in direkten Kontakt mit der Wärmesenke 61 gebracht. Ein solches Ausführungsbeispiel ist beispielsweise im Zusammenhang mit Figur 17 dargestellt.
Die Figur 17 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Trägers 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels. Der Träger 100 ist auf dem Substrat 60 angeordnet, welches die Leiterbahn 62 und die Wärmesenke 61 aufweist. Die Metallisierung, welche im Bereich der Durchkontaktierungen 10 angeordnet ist, steht in direktem Kontakt mit Leiterbahnen 62, die an einer dem Träger 100 zugewandten Seite des Substrats 60 ausgebildet sind. Die Leiterbahnen 62 sind elektrisch leitend ausgebildet und mittels der Isolation 63 elektrisch voneinander isoliert. Insbesondere sind Leiterbahnen 62 die mit unterschiedlichen Durchkontaktierungen 10 elektrisch leitend verbunden sind untereinander elektrisch voneinander isoliert. Weiter steht das thermische Anschlusselement 20 über die Metallisierung 50 thermisch im direkten Kontakt mit der Wärmesenke 61.
Auf einer dem Substrat 60 abgewandten Seite des Trägers 100 sind auf einer Kontaktstruktur 40 elektronische Bauelemente 80 angeordnet. Jedes elektronische Bauelement 80 ist über eine separate Durchkontaktierung 10 elektrisch leitend kontaktierbar . Beispielsweise ist das elektronische
Bauelement 80 jeweils mittels eines Bonddrahtes mit einer dem elektronischen Bauelement 80 jeweils eindeutig zugeordneten Kontaktstruktur 40 elektrisch leitend verbunden. Im Betrieb des elektronischen Bauelements 80 entstehende Wärme wird durch das thermische Anschlusselement 20 besonders effizient abgeleitet und an die Wärmesenke 61 übertragen. Jedes
elektronische Bauelement 80 umfasst beispielsweise einen
Halbleiterchip 81 und ein Konversionselement 82. Mittels des Halbleiterchips 81 wird beispielsweise im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, welche mittels des Konversionselements 82 zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer längeren Wellenlänge umgewandelt wird. Die Figur 18 zeigt eine schematische perspektivische
Darstellung eines hier beschriebenen Trägers 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels. Auf dem Träger 100 sind vier
elektronische Bauelemente 80 angeordnet, die elektrisch leitend mit Kontaktstrukturen 40 an der ersten Hauptfläche 100a des Trägers 100 angeordnet sind. Die elektronischen
Bauelemente 80 sind auf einer gemeinsamen Kontaktstruktur 40 angeordnet und sind über weitere Kontaktstrukturen 40 elektrisch leitend mittels Bonddrähten kontaktiert. Weiter ist auf der ersten Hauptfläche 100a des Trägers 100 eine Schutzdiode 88 angeordnet, mittels der das Risiko eines elektrischen Überschlags und somit der Beschädigung eines elektronischen Bauelements oder des Trägers 100 reduziert wird . Die Figur 19 zeigt eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Trägers 100 bei welchem das Grundmaterial 30 teiltransparent dargestellt ist. In das Grundmaterial 30 sind die Durchkontaktierungen 10 eingebettet. Die
Durchkontaktierungen 10 sind in lateraler Richtungen
vollständig von dem Grundmaterial 30 umgeben. Die
Durchkontaktierungen 10 sind jeweils stufenförmig
ausgebildet. Somit sind die Seitenflächen 10a der
Durchkontaktierungen 10 zumindest teilweise nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 100 ausgebildet. Die Durchkontaktierungen 10 sind insbesondere mehrschichtig aufgebaut, wobei die erste Teilschicht 11 und die zweite Teilschicht 12 maximal eine Höhe von 60 ym aufweisen. Die Kontaktstrukturen an der ersten Hauptfläche 100a des Trägers 100 sind in direktem mechanischen Kontakt mit dem Durchkontaktierungen 10 und/oder dem thermischen
Anschlusselement 20. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen 40 mit einem elektrisch leitenden Material gebildet. An einer zweiten Hauptfläche 100b des Trägers 100 im Bereich des thermischen Anschlusselements und im Bereich der
Durchkontaktierungen ist eine Metallisierung 50 angeordnet.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017126268.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
10 Durchkontaktierung
10a Seitenflächen
11 erste Teilschicht
12 zweite Teilschicht
20 thermisches Anschlusselement
30 Grundmaterial
40 Kontaktstruktur
41 Keimschicht
42 erste Kontaktstrukturschicht
43 zweite Kontaktstrukturschicht
50 Metallisierung
60 Substrat
61 Wärmesenke
62 Leiterbahn
63 Isolation
70 elektronisches Bauteil
80 elektronisches Bauelement
81 Halbleiterchip
82 KonversionselementA
88 Schutzdiode
91 erster Hilfsträger
92 zweiter Hilfsträger
93 dritter Hilfsträger
100 Träger
100a erste Hauptfläche
100b zweite Hauptfläche
111 erste Maskierung
112 zweite Maskierung
140 dritte Maskierung
H Höhe

Claims

Patentansprüche
1. Träger (100) mit
- einem elektrisch isolierenden Grundmaterial (30),
- elektrisch leitenden Durchkontaktierungen (10)
und
- einem thermischen Anschlusselement (20), wobei
- die Durchkontaktierungen (10) und das thermische
Anschlusselement (20) in lateralen Richtungen jeweils vollständig von dem Grundmaterial (30) umgeben sind
- das thermische Anschlusselement (20) und die
Durchkontaktierungen (10) das Grundmaterial (30)
senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (100) vollständig durchdringen,
- das thermische Anschlusselement (20) mit einem Material gebildet ist, welches eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 200 W/ (m K) aufweist, und
- das thermische Anschlusselement (20) eines der
folgenden Materialien umfasst oder aus einem der
folgenden Materialien besteht: Aluminiumnitrid (A1N) , polykristallines oder einkristallines Siliziumkarbid (SiC) , eine Mischung mit Diamantpulver in einer Kupfer umfassenden Matrix, Diamant oder eine Mischung mit
Carbon-Nano-Tubes (CNT) in einer Silber umfassenden
Matrix .
2. Träger (100) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem
im Mittel entlang der Haupterstreckungsebene des Trägers (100) in dem Grundmaterial zumindest eine
Durchkontaktierung (10) pro mm2 angeordnet ist.
3. Träger (100) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem
die Durchkontaktierungen (10) Seitenflächen (10a) aufweisen, die direkt an das Grundmaterial (30)
angrenzen, wobei die Seitenflächen (10a) der
Durchkontaktierungen (10) zumindest teilweise nicht senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (100) verlaufen .
Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Durchkontaktierungen (10) mehrschichtig aufgebaut sind, wobei Schichten (11, 12) der Durchkontaktierungen (10) jeweils eine maximale Dicke (T) von 60 ym aufweisen.
Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Durchkontaktierung (10) an ihrer Seitenfläche (10a) stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Höhe (H) von Stufen maximal 60 ym beträgt.
Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- an einer ersten Hauptfläche (100a) des Trägers (100) Kontaktstrukturen (40) ausgebildet sind,
- die Kontaktstrukturen (40) in direktem mechanischen Kontakt mit den Durchkontaktierungen (10) und/oder dem thermischen Anschlusselement (20) stehen, und
- die Kontaktstrukturen (10) mit einem elektrisch
leitenden Material gebildet sind.
Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- an einer zweiten Hauptfläche (100b) des Trägers (100) im Bereich des thermischen Anschlusselements (20) und im Bereich der Durchkontaktierungen (10) eine Metallisierung (50) angeordnet ist. Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Träger (100) elektronische Bauteile (70) umfasst, wobei die elektronischen Bauteile (70) in den Träger (100) eingebettet sind.
Anordnung umfassend ein Substrat (60) und einen Träger (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem
- an einer dem Grundmaterial (30) abgewandten Seite der Metallisierung (50) das Substrat (60) angeordnet ist, wobei das Substrat (60) zumindest eine Leiterbahn (62) und zumindest eine Wärmesenke (61) aufweist,
- die Metallisierung (50), welche im Bereich der
Durchkontaktierungen (10) angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Leiterbahn (62) steht, und
- die Metallisierung (50), welche im Bereich des
thermischen Anschlusselements (20) angeordnet ist, in direktem Kontakt mit der Wärmesenke (61) steht.
Verfahren zum Herstellen eines Trägers (100) mit den Verfahrensschritten,
A) Bereitstellen eines elektrisch leitenden ersten
Hilfsträgers (91),
B) Anordnen zumindest eines thermischen Anschlusselements (20) auf dem ersten Hilfsträger (91),
C) Anordnen zumindest einer Durchkontaktierung (10) auf dem ersten Hilfsträger (91),
D) Aufbringen eines Grundmaterials (30) auf den ersten Hilfsträger (91), wobei das Grundmaterial (30) die
Durchkontaktierung (10) und das thermische
Anschlusselement (20) in lateralen Richtungen vollständig umgibt ,
E) Aufbringen von Kontaktstrukturen (40) auf einer dem ersten Hilfsträger (91) abgewandten Seite des thermischen Anschlusselements (20) und der Durchkontaktierung (10),
F) Anordnen eines zweiten Hilfsträgers (92) an einer dem ersten Hilfsträger (91) abgewandten Seite der
Kontaktstrukturen (40),
G) Entfernen des ersten Hilfsträgers (91),
H) Aufbringen einer Metallisierung (50) an einer dem zweiten Hilfsträger (92) abgewandten Seite der
thermischen Anschlussstruktur (20) und/oder der
Durchkontaktierung (10),
I) Entfernen des zweiten Hilfsträgers (92) .
11. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei
in einem Verfahrensschritt Hl), welcher nach dem
Verfahrensschritt H) durchgeführt wird, ein dritter
Hilfsträger (93) an einer dem zweiten Hilfsträger (92) abgewandten Seite der Metallisierung (50) angeordnet wird .
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Durchkontaktierung (10) in Verfahrensschritt C) mittels eines photolithographischen Prozesses hergestellt wird .
13. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einem Verfahrensschritt Dl), welcher nach dem
Verfahrensschritt D) durchgeführt wird, die dem ersten Hilfsträger (91) abgewandte Seite des Grundmaterials (30), der Durchkontaktierung (10) und der thermischen Anschlussstruktur (20) planarisiert wird.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- im Verfahrensschritt E) eine Keimschicht (41)
ganzflächig auf die dem ersten Hilfsträger (91) abgewandte Seite des Grundmaterials (30), der Durchkontaktierung (10) und der thermischen
Anschlussstruktur (30) aufgebracht wird, und
- die Kontaktstruktur (40) galvanisch abgeschieden wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- in den Verfahrensschritten A) bis I) eine Vielzahl von Trägern (100) hergestellt wird, und
- die Träger (100) anschließend in einem
Verfahrensschritt J) vereinzelt werden.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- nach dem Verfahrensschritt I) an einer dem
Grundmaterial (30) abgewandten Seite der Metallisierung (50) ein Substrat (60) angeordnet wird, wobei das
Substrat (60) zumindest eine Leiterbahn (62) und
zumindest eine Wärmesenke (61) aufweist,
- die Metallisierung (50), welche im Bereich der
Durchkontaktierung (10) angeordnet ist, in direkten Kontakt mit der Leiterbahn (62) gebracht wird, und
- die Metallisierung (50), welche im Bereich des
thermischen Anschlusselements (20) angeordnet ist, in direkten Kontakt mit der Wärmesenke (61) gebracht wird.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
der Verfahrensschritt H) unmittelbar nach dem
Verfahrensschritt G) durchgeführt wird.
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