WO2022263381A1 - Circuit board arrangement and method for producing a circuit board arrangement - Google Patents

Circuit board arrangement and method for producing a circuit board arrangement Download PDF

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WO2022263381A1
WO2022263381A1 PCT/EP2022/066040 EP2022066040W WO2022263381A1 WO 2022263381 A1 WO2022263381 A1 WO 2022263381A1 EP 2022066040 W EP2022066040 W EP 2022066040W WO 2022263381 A1 WO2022263381 A1 WO 2022263381A1
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circuit board
printed circuit
electronic component
spacer element
adhesive layer
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PCT/EP2022/066040
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German (de)
French (fr)
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Angelika Schingale
Michael Decker
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Vitesco Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a printed circuit board arrangement and a method for producing a printed circuit board arrangement.
  • Printed circuit board assemblies often include electronic components that are electrically connected to a printed circuit board of the assembly.
  • solder balls which are used in particular to achieve particularly high integration densities, other connecting elements such as solder pastes or the like can also be considered as possible connecting elements between the printed circuit board and the electronic component.
  • the resistance to temperature changes and vibration of the electrical connection between the electronic component and the printed circuit board is an important criterion, especially for components used in automotive engineering.
  • the object of the invention is therefore to provide a printed circuit board assembly that has a more stable and durable electrical connection between a has electronic component and a printed circuit board. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for producing such a printed circuit board arrangement.
  • a printed circuit board arrangement which has the following components: a printed circuit board, an electronic component arranged on the printed circuit board, the electronic component having at least one first contact surface on at least one surface facing the printed circuit board and the printed circuit board on at least one the surface facing the electronic component has at least one second contact surface, at least one connecting element, which is arranged between the printed circuit board and the electronic component and which electrically connects the at least one first contact surface to the at least one second contact surface, a first spacer element, which is arranged between the printed circuit board and the electronic component Arranged component and non-electrically connects the circuit board and the electronic component together at a first position, and spaced at least one separate from the first spacer element a second spacer disposed between the printed circuit board and the electronic component and non-electrically connecting the printed circuit board and the electronic component to one another at at least a second position spaced apart from the first position.
  • the printed circuit board arrangement according to the invention is at least partially based on the knowledge that the use of at least two separate and spaced spacer elements between the printed circuit board and the electronic component increases the resistance to temperature changes and the vibration resistance of the electrical connections between the printed circuit board and the electronic component can be increased. This achieves more stable and durable electrical connections between the printed circuit board and the electronic component.
  • circuit board arrangement in a further advantageous embodiment, several connecting elements arranged in a grid are arranged between the circuit board and the electronic component and the first and/or the at least one second spacer element are each arranged at a corner of the grid.
  • This advantageous embodiment is based at least in part on the knowledge that differences in the thermal expansion behavior of the individual materials of the printed circuit board, electronic component and connecting elements are most likely to have an effect at the corners of the grid of the connecting elements. However, it is precisely these differences that can be largely compensated for by means of the spacer elements arranged at the corners of the grid. As a result, in particular the electrical connections at the corners of the grid can also be reliably protected against the effects of temperature changes and/or other mechanical stresses.
  • connection between the spacer elements and the electronic component or the printed circuit board can have any desired configuration, provided it is ensured that the connection between the spacer elements and the printed circuit board or between the spacer elements and the electronic component is a non-electrical connection is. Barbs, for example, can be considered as suitable connection means.
  • adhesive layers between the spacer elements and the printed circuit board or between the spacer elements and the electronic component are also conceivable.
  • a further preferred embodiment therefore provides that an adhesive layer is formed between the first spacer element and the electronic component.
  • an adhesive layer is formed between the first spacer element and the printed circuit board.
  • an adhesive layer is formed between the at least one second spacer element and the printed circuit board.
  • the adhesive layer not only has the advantage that the first or at least one second spacer element can be fixed to the circuit board or the electronic component before the electrical connection is finally established between the circuit board and the electronic component. It is also possible to achieve additional mechanical relief of the non-electrical connection between the printed circuit board and the electronic component by means of the adhesive layer. This further increases the longevity of the electrical connections.
  • first spacer element and/or the at least one second spacer element and/or the adhesive layer have an anisotropic coefficient of expansion.
  • This particularly advantageous embodiment is based at least in part on the knowledge that a different thermal expansion adapted to the respective application can be set in different directions by means of an anisotropic expansion coefficient.
  • a different thermal expansion can be set, for example in a direction perpendicular to a printed circuit board level and in a direction parallel to the printed circuit board level.
  • the printed circuit board planes can run parallel to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact area.
  • the coefficient of expansion in a direction that runs parallel to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact area has a value that has an average value corresponds to the coefficient of expansion of the printed circuit board and the electronic component.
  • the coefficient of expansion in a direction perpendicular to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact surface has a value that corresponds to a value of a coefficient of expansion of the at least one connecting element. This ensures that an expansion of the connecting elements goes hand in hand with an expansion of the first and/or at least one second spacer element.
  • a thickness of the first spacer element and the at least one second spacer element is at most as great as the sum of a thickness of the at least one connecting element, a thickness of the at least one first contact surface and a thickness of the at least one second contact surface.
  • a thickness of the first or at least one second spacer element should not exceed a total thickness of the connecting element, first contact surface and second contact surface.
  • a total thickness of the at least one connecting element together with the at least one first contact surface together with the at least one second contact surface should not be greater than a thickness of the first spacer element or the at least one second spacer element.
  • the thickness is measured in a direction perpendicular to a printed circuit board plane of the printed circuit board or in a direction perpendicular to the surface of the printed circuit board having the at least one second contact area.
  • a method for manufacturing a printed circuit board assembly comprises the following steps: providing a printed circuit board; Applying a plurality of connecting elements to the printed circuit board, the connecting elements being able to be implemented, for example, in the form of a solder paste print, in the form of solder balls, combinations thereof or by other appropriate means; applying a layer of adhesive to the circuit board at a first location and at least one second location spaced from the first location; applying a first spacer to the adhesive layer at the first location; applying at least one second spacer element, separate and spaced from the first spacer element, to the adhesive layer at the at least one second position; applying a further adhesive layer on the first spacer and the at least one second spacer and; Applying an electronic component to the further adhesive layer and to the plurality of connecting elements in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board and the electronic component at the plurality of connecting elements.
  • This method according to the invention is based at least in part on the knowledge that, in order to produce the circuit board arrangement, the circuit board is first fitted accordingly and then finally an electronic component which has no or at least no complete connection elements to the circuit board can be applied. This enables a particularly simple production of the circuit board arrangement according to the invention.
  • a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement comprises the following steps: providing a printed circuit board; applying a layer of adhesive to the circuit board at a first location and at least one second location spaced from the first location; Applying a first spacer to the adhesive layer at the first position; applying at least one second spacer element, separate and spaced from the first spacer element, to the adhesive layer at the at least one second position; applying a further adhesive layer on the first spacer and the at least one second spacer and; Applying an electronic component provided with a plurality of connecting elements to the further adhesive layer in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board and the electronic component at the plurality of connecting elements.
  • This method according to the invention is based at least in part on the knowledge that, when choosing a suitable manufacturing method, it is also possible to use electronic components which already have a number of connecting elements. In this case, it is not necessary to first apply a number of connecting elements to the printed circuit board, because these multiple connecting elements are already present on the electronic component. A production step can therefore be saved when using such electronic components provided with connecting elements.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the adhesive layer is first applied to the first spacer element and the at least one second spacer element and then the first spacer element and the at least one second spacer element are then applied to the printed circuit board together with the adhesive layer.
  • the printed circuit board is not first provided with an adhesive layer and then the spacer elements are applied to the adhesive layer, but rather spacer elements already provided with an adhesive layer are applied to the printed circuit board.
  • a further production step in the production of the printed circuit board arrangement can be saved.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of a circuit board arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic view of method steps of a method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement
  • FIG. 5 shows a schematic view of method steps of a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement
  • FIG. 6 shows a schematic view of method steps of a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a circuit board arrangement 10 according to the invention.
  • the printed circuit board arrangement 10 can be used, for example, in the automotive industry to control electronic components. Other fields of application are conceivable.
  • the printed circuit board arrangement 10 consists of a layered structure, which is explained in more detail in connection with the schematic sectional drawing of FIG. 2, the schematic sectional view of FIG.
  • the printed circuit board arrangement 10 has a printed circuit board 12 and an electronic component 14 arranged on the printed circuit board 12 .
  • the electronic component 14 can be any suitable electronic component, for example a semiconductor electronic component.
  • the electronic component 14 has a plurality of first contact areas 16 on a surface facing the printed circuit board 12 .
  • the circuit board 12 has a plurality of second contact areas 18 on a surface facing the electronic component 14 .
  • Connecting elements 20 are arranged between the first contact surfaces 16 and the second contact surfaces 18 , one connecting element 20 in each case electrically connecting a respective first contact surface 16 to a respective second contact surface 18 .
  • the connecting elements 20 can be solder balls, for example. However, the connecting elements 20 can also be parts of a solder paste print or combinations of solder balls and a solder depot applied by means of a solder paste print, depending on which connecting element 20 is appropriate for the respective application.
  • the respective connecting elements 20 can be arranged in a grid with defined distances, as shown in the specific example in FIG.
  • the printed circuit board arrangement 10 also has a first spacer element 22 which is arranged between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 .
  • the printed circuit board arrangement 10 also has at least one further second spacer element 24 which is arranged at a distance from the first spacer element 22 and is separate and which is also arranged between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 .
  • two second spacer elements 24 are shown as an example.
  • a different number of second spacer elements 24, which are arranged spaced apart from one another and also from the first spacer element 22, can be present.
  • the spacers 22, 24 non-electrically connect the electronic component 14 and circuit board 12 to one another.
  • the first spacer element 22 connects, for example, the electronic component 14 and the printed circuit board 12 non-electrically to one another at a first position.
  • the two second spacers 24 non-electrically connect the electronic component 14 and the printed circuit board 12 to one another at two second positions. Since the first spacer element 22 is arranged at a distance from the second spacer elements 24, the first position is naturally also arranged at a distance from the two second positions.
  • the spacers 22, 24 are individual spacers, since they are separate spacers and are not directly connected to one another.
  • the first spacer element 22 as well as the further spacer elements 24 can be made of glass material. Within certain limits, the CTE (Coefficient of Thermal Expansion) of glasses can be changed with suitable additives and thus adjusted to a desired value. However, it is also conceivable for the first spacer element 22 and/or the further spacer elements 24 to consist of a ceramic.
  • the first spacer element 22 as well as the further spacer elements 24 can have one or more additives.
  • Suitable additives can be ceramics or glasses consisting of AI203, CaMg, BN, SiN, SiC, PSZ, MgO, Seatit ((Mg(Si4010)(0H)2)), ATi, AIN, cordierite (Mg2AI3[AISis018j), Si02, Na2O, CaO, B2O3, PbO, TiO2).
  • Suitable plastic materials can be PE, PVK, PVAL, PBAK, PVF, PVDC, PVDF, PIB, PMMA, PMS, PTFE, PCTFE, PHFP, PVFM, PVB, BR, CR, IR, NHR, TOR, POM, PPOX, PPE, PEK , PA, PCT, PEC, POB, PMI, PAI, PEI, PPI, PBI, PBMI, PPS, PBT, or the like. It is also conceivable that the first spacer element 22 and/or the further spacer elements 24 have a resin-glass fiber matrix (eg FR4 material).
  • FR4 material resin-glass fiber matrix
  • an adhesive layer 26 is formed between the spacer elements 22, 24 and the printed circuit board 12.
  • the adhesive layer 26 can, for example, be applied to the first position or to the other second positions by means of a correspondingly punched-out adhesive film, by a screen printing method, by dispensing dots of adhesive or other expedient methods.
  • the adhesive layer 26 serves to attach the spacer elements 22, 24 to the printed circuit board 12.
  • a further adhesive layer 28 is formed between the spacer elements 22, 24 and the electronic component 14.
  • the further adhesive layer 28 can also be applied to the first position or to the further second positions, for example, via a correspondingly punched-out adhesive film, via a screen printing process, via dispensing dots of adhesive or other expedient processes.
  • the further adhesive layer 28 is used to attach the spacer elements 22, 24 to the electronic component 14 or to attach the electronic component 14 to the spacer elements 22, 24.
  • the spacer elements 22, 24, alone or in connection with the adhesive layers 26, 28, preferably have an anisotropic coefficient of expansion which approximately corresponds to the mean value of the coefficients of expansion of the electronic component 14 and the printed circuit board 12.
  • the coefficient of expansion of the first spacer element 22 and/or the other second spacer elements 24 advantageously has the value in the direction between the electronic component 14 and the printed circuit board 12 same value as the coefficient of expansion of the connecting elements 20, so that no mechanical stresses can occur here either.
  • a thickness 30 of the spacer elements 22, 24 is selected in each case such that it does not exceed the sum of the thickness of the connecting element 20, the thickness of the first contact surface 16 and the thickness of the second contact surface 18.
  • the thickness is measured in the direction between the electronic component 14 and the circuit board 12 .
  • the thickness is measured in a direction that extends perpendicularly to the surface of the printed circuit board 12 that faces the electronic component 14 . This ensures that, despite the presence of the spacer elements 22, 24, the components electronic component 14, connecting elements 20 and printed circuit board 12 are in contact with one another in order to ensure the desired electrical connection between the electronic component 14 and the printed circuit board 12.
  • the adhesive layers 26, 28 can be viewed as layers with negligible thicknesses.
  • FIG. 3 shows schematic method steps of a method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 shows schematic method steps of a method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • a first step 32 the circuit board 12 is provided.
  • a second step 34 a plurality of connecting elements 20 are applied to the printed circuit board 12.
  • the connecting elements 20 can be, for example, solder balls, a solder depot of a solder paste print or combinations thereof, depending on which connecting elements 20 are considered to be suitable connecting elements 20 in connection with the electronic component 14 .
  • the connecting elements 20 are shown schematically as gray dots on the printed circuit board 12 in step 34 in FIG.
  • the adhesive layer 26 is applied to the first and the further second positions, the first and the further second positions being those positions on the printed circuit board 12 at which later the Spacers 22, 24 are applied.
  • the first and second positions are precisely not the positions at which the connecting elements 20 are arranged between the circuit board 12 and the electronic component 14 .
  • a fourth step 38 the first spacer element 22 is now applied to the adhesive layer 26 .
  • the first spacer element 22 adheres to the printed circuit board 12 in the first position provided for it.
  • the further second spacer elements 24 are now also applied to the adhesive layer 26 at the respective second positions, so that the respective second spacer element 24 also adheres to the printed circuit board 12 at the respective second position provided for it.
  • a fifth step 40 the further adhesive layer 28 is applied to the respective spacer elements 22, 24.
  • sixth step 42 the electronic component 14 is finally applied to the further adhesive layer 28 and to the plurality of connecting elements 20 in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 at the connecting elements 20.
  • a printed circuit board arrangement 10 as described in FIGS. 1 and 2 is ultimately achieved.
  • the method for producing the circuit board arrangement 10 described in connection with FIG. 3 can be used, for example, for electronic components 14, which are so-called SMD components (surface-mounted-device components).
  • FIG. 4 shows a variant of the method described in connection with FIG.
  • the first two steps correspond to steps 32, 34 of the method of FIG. 3.
  • Spacer elements 22, 24 applied to the adhesive layer 26.
  • spacer elements 22 , 24 provided with an adhesive layer 26 are applied directly to the circuit board 12 in a step 44 .
  • the adhesive layer 26 on the spacer elements 22, 24 is indicated schematically in FIG. 4 at step 44 as dashed rectangles.
  • the method of FIG. 4 thus carries out the steps 36, 38 of the method of FIG. 3 in a single step 44. In the method of FIG. 4, therefore, one method step can ultimately be saved compared to the method of FIG.
  • the further steps 46, 48 in the method of FIG. 4 correspond to the steps 40, 42 in the method of FIG.
  • FIG. 5 schematically shows method steps of a further method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 5 schematically shows method steps of a further method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • step 52 the spacer elements 22, 24 are applied to the adhesive layer 26, as is also the case in the method in FIG.
  • the further adhesive layer 28 is in turn applied to the respective spacer elements 22, 24.
  • steps 52, 54 in the method of FIG. 5 correspond to steps 38, 40 in the method of FIG.
  • the electronic component 14 is applied in the last step 56 .
  • the electronic component 14 in the method of FIG 5 already has connecting elements 20, so that in step 56 the electronic component 14 is applied to the circuit board 12 and the further adhesive layer 28 in such a way that an electrical connection between Printed circuit board 12 and the electronic component 14 to the plurality of connecting elements 20 is.
  • the method for producing the printed circuit board arrangement 10 described in connection with FIG. 5 can be used, for example, for electronic components 14 which are, for example, so-called BGA components (Ball Grid Array components).
  • FIG. 6 shows a variant of the method described in connection with FIG.
  • the first step corresponds to steps 32 of the method shown in FIG. 5 and thus in turn providing the printed circuit board 12.
  • the method shown in FIG. 24 applied to the adhesive layer 26.
  • spacer elements 22 , 24 provided with an adhesive layer 26 are applied directly to the circuit board 12 in a step 58 .
  • the layer of adhesive 26 on the spacer elements 22, 24 is again indicated schematically as dashed rectangles in step 58 in FIG.
  • the method of FIG. 6 thus carries out the steps 50, 52 of the method of FIG. 5 in a single step 58.
  • one method step can ultimately be saved in comparison to the method shown in FIG.
  • the further steps 60, 62 in the method of FIG. 6 correspond to the steps 54, 56 in the method of FIG. 5.

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Abstract

The invention relates to a circuit board arrangement (10). The circuit board arrangement (10) comprises: a circuit board (12); an electronic component (14) situated on the circuit board (12), wherein the electronic component (14) has at least one first contact area (16) on at least one surface facing the circuit board (12), and the circuit board (12) has at least one second contact area (18) on at least one surface facing the electronic component (14); at least one connecting element (20), which is situated between the circuit board (12) and the electronic component (14) and electrically connects the at least one first contact area (16) to the at least one second contact area (18); a first spacer element (22), which is situated between the circuit board (12) and the electronic component (14) and non-electrically interconnects the circuit board (12) and the electronic component (14) at a first position; and at least one separate second spacer element (24), which is spaced apart from the first spacer element (22), is situated between the circuit board (12) and the electronic component (14) and non-electrically interconnects the circuit board (12) and the electronic component (14) at at least one second position spaced apart from the first position.

Description

Beschreibung description
Leiterplattenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung Printed circuit board assembly and method of manufacturing a printed circuit board assembly
Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung. The invention relates to a printed circuit board arrangement and a method for producing a printed circuit board arrangement.
Leiterplattenanordnungen weisen häufig elektronische Bauteile auf, die mit einer Leiterplatte der Anordnung elektrisch verbunden sind. Als mögliche Verbindungselement zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil kommen neben Lotkugeln, die insbesondere zur Erzielung besonders hoher Integrationsdichten verwendet werden, auch andere Verbindungselemente wie Lotpasten oder dergleichen in Betracht. Printed circuit board assemblies often include electronic components that are electrically connected to a printed circuit board of the assembly. In addition to solder balls, which are used in particular to achieve particularly high integration densities, other connecting elements such as solder pastes or the like can also be considered as possible connecting elements between the printed circuit board and the electronic component.
Allerdings hat sich gezeigt, dass beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien für Verbindungselemente, Leiterplatte und elektronischem Bauteil mechanische Spannungen in der Leiterplattenanordnung auftreten können, die im schlimmsten Fall zum Versagen der elektrischen Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und der Leiterplatte führen können. Ferner können auf die Bauteilmasse wirkende Beschleunigungskräfte, wie sie beim Aufschlagen auf harte Oberflächen, beispielsweise bei einem Fallen eines Gerätes, oder bei Vibrationsbelastungen durch rotierende Massen, beispielsweise beim Anbau an einem Motor, Vorkommen, zu einer derart hohen mechanischen Belastung führen, dass die elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und der Leiterplatte beschädigt werden kann. However, it has been shown that, for example due to different thermal expansion coefficients of the materials used for connecting elements, printed circuit board and electronic component, mechanical stresses can occur in the printed circuit board arrangement, which in the worst case can lead to failure of the electrical connection between the electronic component and the printed circuit board. Furthermore, acceleration forces acting on the mass of the component, such as those that occur when hitting a hard surface, for example when a device falls, or in the event of vibration loads from rotating masses, for example when attached to a motor, can lead to such high mechanical stress that the electrical Connection between the electronic component and the circuit board can be damaged.
Speziell für Bauteile, die im Bereich der Automobiltechnik eingesetzt werden, ist die Temperaturwechselresistenz und Vibrationsfestigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und der Leiterplatte ein wichtiges Kriterium. The resistance to temperature changes and vibration of the electrical connection between the electronic component and the printed circuit board is an important criterion, especially for components used in automotive engineering.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Leiterplattenanordnung bereitzustellen, die eine stabilere und langlebigere elektrische Verbindung zwischen einem elektronischen Bauteil und einer Leiterplatte aufweist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Leiterplattenanordnung bereitzustellen. The object of the invention is therefore to provide a printed circuit board assembly that has a more stable and durable electrical connection between a has electronic component and a printed circuit board. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for producing such a printed circuit board arrangement.
Diese Aufgaben werden durch eine Leiterplattenanordnung gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung gemäß der Patentansprüche 7 und 8 gelöst. These objects are achieved by a printed circuit board arrangement according to patent claim 1 and by methods for producing a printed circuit board arrangement according to patent claims 7 and 8.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.
Gemäß seinem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplattenanordnung bereitgestellt, die folgende Komponenten aufweist: eine Leiterplatte, ein auf der Leiterplatte angeordnetes elektronisches Bauteil, wobei das elektronische Bauteil an zumindest einer der Leiterplatte zugewandten Oberfläche wenigstens eine erste Kontaktfläche aufweist und die Leiterplatte an zumindest einer dem elektronischen Bauteil zugewandten Oberfläche mindestens eine zweite Kontaktfläche aufweist, wenigstens ein Verbindungselement, das zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil angeordnet ist und die wenigstens eine erste Kontaktfläche mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche elektrisch verbindet, ein erstes Abstandselement, das zwischen Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil angeordnet und die Leiterplatte und das elektronische Bauteil an einer ersten Position nicht-elektrisch miteinander verbindet, und wenigstens ein separates von dem ersten Abstandselement beabstandet angeordnetes zweites Abstandselement, das zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil angeordnet ist und die Leiterplatte und das elektronische Bauteil an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position nicht-elektrisch miteinander verbindet. According to its first aspect of the present invention, a printed circuit board arrangement is provided which has the following components: a printed circuit board, an electronic component arranged on the printed circuit board, the electronic component having at least one first contact surface on at least one surface facing the printed circuit board and the printed circuit board on at least one the surface facing the electronic component has at least one second contact surface, at least one connecting element, which is arranged between the printed circuit board and the electronic component and which electrically connects the at least one first contact surface to the at least one second contact surface, a first spacer element, which is arranged between the printed circuit board and the electronic component Arranged component and non-electrically connects the circuit board and the electronic component together at a first position, and spaced at least one separate from the first spacer element a second spacer disposed between the printed circuit board and the electronic component and non-electrically connecting the printed circuit board and the electronic component to one another at at least a second position spaced apart from the first position.
Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung beruht zumindest teilweise auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung wenigstens zweier separater und voneinander beabstandeter Abstandselemente zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil die Temperaturwechselresistenz wie auch die Vibrationsbeständigkeit der elektrischen Verbindungen zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil erhöht werden kann. Dadurch werden stabilere und langlebigere elektrische Verbindungen zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil erreicht. The printed circuit board arrangement according to the invention is at least partially based on the knowledge that the use of at least two separate and spaced spacer elements between the printed circuit board and the electronic component increases the resistance to temperature changes and the vibration resistance of the electrical connections between the printed circuit board and the electronic component can be increased. This achieves more stable and durable electrical connections between the printed circuit board and the electronic component.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung sind mehrere in einem Raster angeordnete Verbindungselemente zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil angeordnet und sind das erste und/oder das wenigstens eine zweite Abstandselement jeweils an eine Ecke des Rasters angeordnet. Diese vorteilhafte Ausgestaltung beruht zumindest teilweise auf der Erkenntnis, dass sich Unterschiede im Wärmeausdehnungsverhalten der einzelnen Materialien von Leiterplatte, elektronischem Bauteil und Verbindungselementen am ehesten an den Ecken des Rasters der Verbindungselemente auswirken. Eben diese Unterschiede können jedoch mittels der an den Ecken des Rasters angeordneten Abstandselemente weitestgehend kompensiert werden. Dadurch können insbesondere auch die elektrischen Verbindungen an den Ecken des Rasters gegenüber Temperaturwechseleinflüssen und/oder anderen mechanischen Spannungen zuverlässig geschützt werden. In a further advantageous embodiment of the circuit board arrangement according to the invention, several connecting elements arranged in a grid are arranged between the circuit board and the electronic component and the first and/or the at least one second spacer element are each arranged at a corner of the grid. This advantageous embodiment is based at least in part on the knowledge that differences in the thermal expansion behavior of the individual materials of the printed circuit board, electronic component and connecting elements are most likely to have an effect at the corners of the grid of the connecting elements. However, it is precisely these differences that can be largely compensated for by means of the spacer elements arranged at the corners of the grid. As a result, in particular the electrical connections at the corners of the grid can also be reliably protected against the effects of temperature changes and/or other mechanical stresses.
Ferner wurde festgestellt, dass eine Verbindung zwischen den Abstandselementen und dem elektronischen Bauteil bzw. der Leiterplatte beliebig zweckmäßige Ausgestaltungen haben kann, sofern sichergestellt ist, dass die Verbindung zwischen den Abstandselementen und der Leiterplatte bzw. zwischen den Abstandselementen und dem elektronischen Bauteil eine nicht elektrische Verbindung ist. Als zweckmäßig erachtete Verbindungsmittel kommen beispielsweise Widerhaken in Betracht. Aber auch Klebstoffschichten zwischen den Abstandselementen und der Leiterplatte bzw. zwischen den Abstandselementen und dem elektronischen Bauteil sind denkbar. It was also found that a connection between the spacer elements and the electronic component or the printed circuit board can have any desired configuration, provided it is ensured that the connection between the spacer elements and the printed circuit board or between the spacer elements and the electronic component is a non-electrical connection is. Barbs, for example, can be considered as suitable connection means. However, adhesive layers between the spacer elements and the printed circuit board or between the spacer elements and the electronic component are also conceivable.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht daher vor, dass zwischen dem ersten Abstandselement und dem elektronischen Bauteil eine Klebstoffschicht ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen dem wenigstens einen zweiten Abstandselement und dem elektronischen Bauteil eine Klebstoffschicht ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen dem ersten Abstandselement und der Leiterplatte eine Klebstoffschicht ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist zwischen dem wenigstens einen zweiten Abstandselement und der Leiterplatte eine Klebstoffschicht ausgebildet. Die Klebstoffschicht zwischen dem einen oder mehreren Abstandselement und dem elektronischen Bauteil einerseits und zwischen dem einen oder mehreren Abstandselement und der Leiterplatte andererseits kann dabei auf Basis desselben Klebstoffmaterials oder auf Basis unterschiedlicher Klebstoffmaterialien realisiert sein, je nachdem welches Klebstoffmaterial für den konkreten Anwendungsfall zweckmäßiger ist. Die Klebstoffschicht hat nicht nur den Vorteil, dass vor dem endgültigen Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil das erste bzw. wenigstens eine zweite Abstandselement an der Leiterplatte bzw. dem elektronischen Bauteil fixiert werden kann. Auch ist es möglich, mittels der Klebstoffschicht eine zusätzliche mechanische Entlastung der nicht-elektrischen Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil zu erzielen. Dies erhöht die Langlebigkeit der elektrischen Verbindungen weiter. A further preferred embodiment therefore provides that an adhesive layer is formed between the first spacer element and the electronic component. Alternatively or additionally, there is an adhesive layer between the at least one second spacer element and the electronic component educated. Alternatively or additionally, an adhesive layer is formed between the first spacer element and the printed circuit board. Alternatively or additionally, an adhesive layer is formed between the at least one second spacer element and the printed circuit board. The adhesive layer between the one or more spacer elements and the electronic component on the one hand and between the one or more spacer elements and the printed circuit board on the other hand can be realized on the basis of the same adhesive material or on the basis of different adhesive materials, depending on which adhesive material is more expedient for the specific application. The adhesive layer not only has the advantage that the first or at least one second spacer element can be fixed to the circuit board or the electronic component before the electrical connection is finally established between the circuit board and the electronic component. It is also possible to achieve additional mechanical relief of the non-electrical connection between the printed circuit board and the electronic component by means of the adhesive layer. This further increases the longevity of the electrical connections.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Abstandselement und/oder das wenigstens eine zweite Abstandselement und/oder die Klebstoffschicht einen anisotropen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung beruht zumindest teilweise auf der Erkenntnis, dass mittels eines anisotropen Ausdehnungskoeffizienten eine an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste unterschiedliche thermische Ausdehnung in unterschiedliche Richtungen einstellbar ist. So kann beispielsweise je nach Materialwahl eine unterschiedliche thermische Ausdehnung beispielsweise in eine Richtung senkrecht zu einer Leiterplattenebene und in eine Richtung parallel zur Leiterplattenebene eingestellt werden. Die Leiterplattenebenen kann dabei parallel zur der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche versehenen Oberfläche der Leiterplatte verlaufen. It is particularly advantageous if the first spacer element and/or the at least one second spacer element and/or the adhesive layer have an anisotropic coefficient of expansion. This particularly advantageous embodiment is based at least in part on the knowledge that a different thermal expansion adapted to the respective application can be set in different directions by means of an anisotropic expansion coefficient. For example, depending on the choice of material, a different thermal expansion can be set, for example in a direction perpendicular to a printed circuit board level and in a direction parallel to the printed circuit board level. The printed circuit board planes can run parallel to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact area.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Ausdehnungskoeffizient eine Richtung, die parallel zu der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche versehenen Oberfläche der Leiterplatte verläuft, einen Wert aufweist, der einen mittleren Wert der Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte und des elektronischen Bauteils entspricht. Hierdurch können Risse und/oder Kriechvorgänge in den Verbindungselementen, insbesondere an deren Kontaktstellen mit den ersten und/oder zweiten Kontaktflächen weitgehend unterbunden werden. It is particularly advantageous if the coefficient of expansion in a direction that runs parallel to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact area has a value that has an average value corresponds to the coefficient of expansion of the printed circuit board and the electronic component. As a result, cracks and/or creep processes in the connecting elements, in particular at their contact points with the first and/or second contact surfaces, can be largely prevented.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Ausdehnungskoeffizient in einer Richtung, die senkrecht zu der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche versehenen Oberfläche der Leiterplatte verläuft, einen Wert aufweist, der einem Wert eines Ausdehnungskoeffizienten des wenigstens einen Verbindungselements entspricht. Damit ist sichergestellt, dass eine Ausdehnung der Verbindungselemente gleichförmig mit einer Ausdehnung des ersten und/oder wenigstens einen zweiten Abstandselements einhergeht. Alternatively or additionally, it can be provided that the coefficient of expansion in a direction perpendicular to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact surface has a value that corresponds to a value of a coefficient of expansion of the at least one connecting element. This ensures that an expansion of the connecting elements goes hand in hand with an expansion of the first and/or at least one second spacer element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Dicke des ersten Abstandselements und des wenigstens einen zweiten Abstandselements maximal so groß, wie die Summe aus einer Dicke des wenigstens einen Verbindungselements, einer Dicke der wenigstens einen ersten Kontaktfläche und einer Dicke der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche. Mit anderen Worten soll eine Dicke des ersten bzw. wenigstens einen zweiten Abstandselements eine insgesamte Dicke von Verbindungselement, erste Kontaktfläche und zweite Kontaktfläche nicht überschreiten. Mit anderen Worten soll eine insgesamte Dicke von dem wenigstens einen Verbindungselement zusammen mit der wenigstens einen ersten Kontaktfläche zusammen mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche nicht größer sein soll als eine Dicke des ersten Abstandselements bzw. des wenigstens einen zweiten Abstandselements. Die Dicke wird dabei gemessen in eine Richtung senkrecht zu einer Leiterplattenebene der Leiterplatte bzw. in eine Richtung senkrecht zu der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche aufweisende Oberfläche der Leiterplatte. Diese vorteilhafte Ausgestaltung beruht zumindest teilweise auf der Erkenntnis, dass auch bei eingebautem ersten bzw. zweiten Abstandselement die mindestens eine erste Kontaktfläche mit dem mindestens einen Verbindungselement einerseits und das mindestens eine Verbindungselement mit der mindestens einen zweiten Kontaktfläche andererseits in elektrischer Verbindung steht, ohne dass eine derartige Kontaktierung aufgrund eines zu dick gewählten Abstandselements behindert werden würde. According to a further advantageous embodiment, a thickness of the first spacer element and the at least one second spacer element is at most as great as the sum of a thickness of the at least one connecting element, a thickness of the at least one first contact surface and a thickness of the at least one second contact surface. In other words, a thickness of the first or at least one second spacer element should not exceed a total thickness of the connecting element, first contact surface and second contact surface. In other words, a total thickness of the at least one connecting element together with the at least one first contact surface together with the at least one second contact surface should not be greater than a thickness of the first spacer element or the at least one second spacer element. The thickness is measured in a direction perpendicular to a printed circuit board plane of the printed circuit board or in a direction perpendicular to the surface of the printed circuit board having the at least one second contact area. This advantageous embodiment is at least partially based on the finding that even when the first or second spacer element is installed, the at least one first contact surface is electrically connected to the at least one connecting element on the one hand and the at least one connecting element is electrically connected to the at least one second contact surface on the other hand, without one such contact would be impeded due to a spacer element chosen being too thick.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Leiterplatte; Aufbringen mehrerer Verbindungselemente auf die Leiterplatte, wobei die Verbindungselemente beispielsweise in Form eines Lotpastendrucks, in Form von Lotkugeln, Kombinationen davon oder durch andere zweckmäßige Mitteln realisiert sein können; Aufbringen einer Klebstoffschicht auf die Leiterplatte an einer ersten Position und an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position; Aufbringen eines ersten Abstandselements auf die Klebstoffschicht an der ersten Position; Aufbringen wenigstens eines separaten und von dem ersten Abstandselement beabstandet angeordneten zweiten Abstandselements auf die Klebstoffschicht an der wenigstens einen zweiten Position; Aufbringen einer weiteren Klebstoffschicht auf dem ersten Abstandselement und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement und; Aufbringen eines elektronischen Bauteils auf die weitere Klebstoffschicht und auf die mehreren Verbindungselemente, derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem elektronischen Bauteil an den mehreren Verbindungselementen besteht. According to a second aspect of the invention, a method for manufacturing a printed circuit board assembly is provided. The method comprises the following steps: providing a printed circuit board; Applying a plurality of connecting elements to the printed circuit board, the connecting elements being able to be implemented, for example, in the form of a solder paste print, in the form of solder balls, combinations thereof or by other appropriate means; applying a layer of adhesive to the circuit board at a first location and at least one second location spaced from the first location; applying a first spacer to the adhesive layer at the first location; applying at least one second spacer element, separate and spaced from the first spacer element, to the adhesive layer at the at least one second position; applying a further adhesive layer on the first spacer and the at least one second spacer and; Applying an electronic component to the further adhesive layer and to the plurality of connecting elements in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board and the electronic component at the plurality of connecting elements.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren beruht zumindest teilweise auf der Erkenntnis, dass zum Herstellen der Leiterplattenanordnung zunächst die Leiterplatte entsprechend bestückt wird und dann abschließend ein elektronisches Bauteil, das keine oder zumindest keine vollständigen Verbindungselemente zur Leiterplatte aufweist, aufgebracht werden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung. This method according to the invention is based at least in part on the knowledge that, in order to produce the circuit board arrangement, the circuit board is first fitted accordingly and then finally an electronic component which has no or at least no complete connection elements to the circuit board can be applied. This enables a particularly simple production of the circuit board arrangement according to the invention.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Leiterplatte; Aufbringen einer Klebstoffschicht auf die Leiterplatte an einer ersten Position und an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position; Aufbringen eines ersten Abstandselement auf die Klebstoffschicht an der ersten Position; Aufbringen wenigstens eines separaten und von dem ersten Abstandselement beabstandet angeordneten zweiten Abstandselements auf die Klebstoffschicht an der wenigstens einen zweiten Position; Aufbringen einer weiteren Klebstoffschicht auf dem ersten Abstandselement und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement und; Aufbringen eines mit mehreren Verbindungselementen versehenen elektronischen Bauteils auf die weitere Klebstoffschicht, derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und des elektronischen Bauteils an den mehreren Verbindungselementen besteht. A further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement comprises the following steps: providing a printed circuit board; applying a layer of adhesive to the circuit board at a first location and at least one second location spaced from the first location; Applying a first spacer to the adhesive layer at the first position; applying at least one second spacer element, separate and spaced from the first spacer element, to the adhesive layer at the at least one second position; applying a further adhesive layer on the first spacer and the at least one second spacer and; Applying an electronic component provided with a plurality of connecting elements to the further adhesive layer in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board and the electronic component at the plurality of connecting elements.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren beruht zumindest teilweise auf der Kenntnis, dass bei der Wahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens auch elektronische Bauteile verwendet werden können, die bereits mehrere Verbindungselemente aufweisen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, zunächst mehrere Verbindungselemente auf die Leiterplatte aufzubringen, denn diese mehreren Verbindungselemente sind bereits an dem elektronischen Bauteil vorhanden. Bei der Verwendung von derartigen, mit Verbindungselementen versehenen elektronischen Bauteilen kann daher ein Herstellungsschritt eingespart werden. This method according to the invention is based at least in part on the knowledge that, when choosing a suitable manufacturing method, it is also possible to use electronic components which already have a number of connecting elements. In this case, it is not necessary to first apply a number of connecting elements to the printed circuit board, because these multiple connecting elements are already present on the electronic component. A production step can therefore be saved when using such electronic components provided with connecting elements.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, dass zunächst die Klebstoffschicht auf dem ersten Abstandselement und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement aufgebracht wird und dann anschließend das erste Abstandselement und das wenigstens eine zweite Abstandselement zusammen mit der Klebstoffschicht auf die Leiterplatte aufgebracht werden. Dadurch wird nicht zunächst die Leiterplatte mit einer Klebstoffschicht versehen und werden anschließend die Abstandselemente auf die Klebstoffschicht aufgebracht, sondern es werden bereits mit einer Klebstoffschicht versehene Abstandselemente auf die Leiterplatte aufgebracht. Dadurch kann ein weiterer Herstellungsschritt bei der Herstellung der Leiterplattenanordnung eingespart werden. An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the adhesive layer is first applied to the first spacer element and the at least one second spacer element and then the first spacer element and the at least one second spacer element are then applied to the printed circuit board together with the adhesive layer. As a result, the printed circuit board is not first provided with an adhesive layer and then the spacer elements are applied to the adhesive layer, but rather spacer elements already provided with an adhesive layer are applied to the printed circuit board. As a result, a further production step in the production of the printed circuit board arrangement can be saved.
Die Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung können in zweckmäßiger Weise Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sein. Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausübende vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen: The configurations of the printed circuit board arrangement according to the invention can expediently be configurations of the method according to the invention. Other features and objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art by practicing the teachings herein and considering the accompanying drawings. Show it:
FIG 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, 1 shows a schematic plan view of an embodiment of a circuit board arrangement according to the invention,
FIG 2 eine schematische Schnittansicht durch einen Ausschnitt der2 shows a schematic sectional view through a section of the
Leiterplattenanordnung von FIG 1, Circuit board arrangement of FIG 1,
FIG 3 eine schematische Ansicht von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung, 3 shows a schematic view of method steps of a method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement,
FIG 4 eine schematische Ansicht von Verfahrensschritten eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung, 4 shows a schematic view of method steps of a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement,
FIG 5 eine schematische Ansicht von Verfahrensschritten eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung und 5 shows a schematic view of method steps of a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement and
FIG 6 eine schematische Ansicht von Verfahrensschritten eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung. 6 shows a schematic view of method steps of a further method according to the invention for producing a printed circuit board arrangement.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Elements of the same construction or function are provided with the same reference symbols across the figures.
Es sei zunächst der FIG 1 verwiesen, die eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 10 zeigt. Die Leiterplattenanordnung 10 kann beispielsweise im Bereich der Automobilindustrie zum Ansteuern von elektronischen Komponenten genutzt werden. Andere Anwendungsfelder sind denkbar. Die Leiterplattenanordnung 10 besteht aus einem Schichtaufbau, der näher in Zusammenhang mit der schematischen Schnittzeichnung von FIG 2 erklärt wird, wobei die schematische Schnittansicht von FIG 2 beispielhaft lediglich einen in FIG 1 markierten Detailbereich D der Leiterplattenanordnung 10 zeigt. Reference is first made to FIG. 1, which shows a schematic plan view of a circuit board arrangement 10 according to the invention. The printed circuit board arrangement 10 can be used, for example, in the automotive industry to control electronic components. Other fields of application are conceivable. The printed circuit board arrangement 10 consists of a layered structure, which is explained in more detail in connection with the schematic sectional drawing of FIG. 2, the schematic sectional view of FIG.
Wie in FIG 2 gezeigt ist, weist die Leiterplattenanordnung 10 eine Leiterplatte 12 sowie ein auf der Leiterplatte 12 angeordnetes elektronisches Bauteil 14 auf. Das elektronische Bauteil 14 kann ein beliebig zweckmäßiges elektronisches Bauteil sein, beispielsweise ein elektronischer Halbleiterbaustein. As shown in FIG. 2, the printed circuit board arrangement 10 has a printed circuit board 12 and an electronic component 14 arranged on the printed circuit board 12 . The electronic component 14 can be any suitable electronic component, for example a semiconductor electronic component.
Das elektronische Bauteil 14 weist an einer der Leiterplatte 12 zugewandten Oberfläche mehrere erste Kontaktflächen 16 auf. Demgegenüber weist die Leiterplatte 12 auf einer dem elektronischen Bauteil 14 zugewandten Oberfläche mehrere zweite Kontaktflächen 18 auf. Zwischen den ersten Kontaktflächen 16 und den zweiten Kontaktflächen 18 sind Verbindungselemente 20 angeordnet, wobei jeweils ein Verbindungselement 20 eine jeweilige erste Kontaktfläche 16 mit einer jeweiligen zweiten Kontaktfläche 18 elektrisch miteinander verbindet. Die Verbindungselemente 20 können beispielsweise Lotkugeln sein. Die Verbindungselemente 20 können aber auch Teile eines Lotpastendrucks sein oder Kombinationen von Lotkugeln und einem mittels eines Lotpastendrucks aufgebrachten Lotdepot, je nachdem welches Verbindungselement 20 für den jeweiligen Anwendungsfall zweckmäßig ist. Die jeweiligen Verbindungselemente 20 können, wie im konkreten Beispiel von FIG 1 bzw. 2 gezeigt ist, in einem Raster mit definierten Abständen angeordnet sein, sodass insbesondere hochintegrierte elektronische Bauteile 14 sicher und effizient mit der Leiterplatte 12 elektrisch verbunden werden können. The electronic component 14 has a plurality of first contact areas 16 on a surface facing the printed circuit board 12 . In contrast, the circuit board 12 has a plurality of second contact areas 18 on a surface facing the electronic component 14 . Connecting elements 20 are arranged between the first contact surfaces 16 and the second contact surfaces 18 , one connecting element 20 in each case electrically connecting a respective first contact surface 16 to a respective second contact surface 18 . The connecting elements 20 can be solder balls, for example. However, the connecting elements 20 can also be parts of a solder paste print or combinations of solder balls and a solder depot applied by means of a solder paste print, depending on which connecting element 20 is appropriate for the respective application. The respective connecting elements 20 can be arranged in a grid with defined distances, as shown in the specific example in FIG.
Wie in FIG 2 ferner gezeigt ist, weist die Leiterplattenanordnung 10 zudem ein erstes Abstandselement 22 auf, das zwischen der Leiterplatte 12 und dem elektronischen Bauteil 14 angeordnet ist. Die Leiterplattenanordnung 10 weist ferner mindestens ein weiteres von dem ersten Abstandselement 22 beabstandet angeordnetes und separates zweites Abstandselement 24 auf, das ebenfalls zwischen der Leiterplatte 12 und dem elektronischen Bauteil 14 angeordnet ist. Im konkreten Beispiel von FIG 2 sind exemplarisch zwei zweite Abstandselemente 24 gezeigt. Selbstverständlich kann eine andere Anzahl von zweiten Abstandselementen 24, die jeweils untereinander wie auch zum ersten Abstandselement 22 beabstandet voneinander angeordnet sind, vorhanden sein. As is further shown in FIG. 2, the printed circuit board arrangement 10 also has a first spacer element 22 which is arranged between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 . The printed circuit board arrangement 10 also has at least one further second spacer element 24 which is arranged at a distance from the first spacer element 22 and is separate and which is also arranged between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 . in the concrete example of FIG 2, two second spacer elements 24 are shown as an example. Of course, a different number of second spacer elements 24, which are arranged spaced apart from one another and also from the first spacer element 22, can be present.
Die Abstandselemente 22, 24 verbinden das elektronische Bauteil 14 und die Leiterplatte 12 nicht-elektrisch miteinander. Das erste Abstandselement 22 verbindet beispielsweise das elektronische Bauteil 14 und die Leiterplatte 12 an einer ersten Position nicht-elektrisch miteinander. Die zwei zweiten Abstandselemente 24 verbinden das elektronische Bauteil 14 und die Leiterplatte 12 an zwei zweiten Positionen nicht-elektrisch miteinander. Da das erste Abstandselement 22 von den zweiten Abstandselementen 24 beabstandet angeordnet ist, ist naturgemäß auch die erste Position von den beiden zweiten Positionen beabstandet angeordnet. Man könnte allgemein sagen, dass die Abstandselemente 22, 24 vereinzelte Abstandselemente sind, das sie separate Abstandselement sind und untereinander nicht direkt miteinander verbunden sind. The spacers 22, 24 non-electrically connect the electronic component 14 and circuit board 12 to one another. The first spacer element 22 connects, for example, the electronic component 14 and the printed circuit board 12 non-electrically to one another at a first position. The two second spacers 24 non-electrically connect the electronic component 14 and the printed circuit board 12 to one another at two second positions. Since the first spacer element 22 is arranged at a distance from the second spacer elements 24, the first position is naturally also arranged at a distance from the two second positions. One could generally say that the spacers 22, 24 are individual spacers, since they are separate spacers and are not directly connected to one another.
Das erste Abstandselement 22 wie auch die weiteren Abstandselemente 24 können aus Glasmaterial realisiert sein. In gewissen Grenzen kann der CTE (Coefficient of Thermal Expansion) von Gläsern durch geeignete Zuschlagsstoffe verändert und damit an einen gewünschten Wert angepasst werden. Es ist aber auch denkbar, dass das erste Abstandselement 22 und/oder die weiteren Abstandselemente 24 aus einer Keramik bestehen. The first spacer element 22 as well as the further spacer elements 24 can be made of glass material. Within certain limits, the CTE (Coefficient of Thermal Expansion) of glasses can be changed with suitable additives and thus adjusted to a desired value. However, it is also conceivable for the first spacer element 22 and/or the further spacer elements 24 to consist of a ceramic.
Das erste Abstandselement 22 wie auch die weiteren Abstandselemente 24 können ein oder mehrere Zuschlagsstoffe aufweisen. Geeignete Zuschlagsstoffe können hierbei Keramiken oder Gläser bestehend aus AI203, CaMg, BN, SiN, SiC, PSZ, MgO, Seatit ((Mg(Si4010)(0H)2)), ATi, AIN, Cordierit (Mg2AI3[AISis018j), Si02, Na20, CaO, B2 03, PbO, Ti02 ...) sein. Geeignete Kunststoffmaterialien können PE, PVK, PVAL, PBAK, PVF, PVDC, PVDF, PIB, PMMA, PMS, PTFE, PCTFE, PHFP, PVFM, PVB, BR, CR, IR, NHR, TOR, POM, PPOX, PPE, PEK, PA, PCT, PEC, POB, PMI, PAI, PEI, PPI, PBI, PBMI, PPS, PBT, oder dergleichen sein. Auch ist es denkbar, dass das erste Abstandselement 22 und/oder die weiteren Abstandselemente 24 eine Harz-Glasfasermatrix (z.B. FR4-Material) aufweisen. The first spacer element 22 as well as the further spacer elements 24 can have one or more additives. Suitable additives can be ceramics or glasses consisting of AI203, CaMg, BN, SiN, SiC, PSZ, MgO, Seatit ((Mg(Si4010)(0H)2)), ATi, AIN, cordierite (Mg2AI3[AISis018j), Si02, Na2O, CaO, B2O3, PbO, TiO2...). Suitable plastic materials can be PE, PVK, PVAL, PBAK, PVF, PVDC, PVDF, PIB, PMMA, PMS, PTFE, PCTFE, PHFP, PVFM, PVB, BR, CR, IR, NHR, TOR, POM, PPOX, PPE, PEK , PA, PCT, PEC, POB, PMI, PAI, PEI, PPI, PBI, PBMI, PPS, PBT, or the like. It is also conceivable that the first spacer element 22 and/or the further spacer elements 24 have a resin-glass fiber matrix (eg FR4 material).
Wie im konkreten Beispiel von FIG 2 gezeigt ist, ist zwischen den Abstandselement 22, 24 und der Leiterplatte 12 eine Klebstoffschicht 26 ausgebildet. Die Klebstoffschicht 26 kann beispielsweise über eine entsprechend ausgestanzte Klebefolie, über ein Siebdruckverfahren, über Dispension von Klebstoffpunkten oder anderen zweckmäßigen Verfahren an der ersten Position bzw. an den weiteren zweiten Positionen aufgebracht sein. Die Klebstoffschicht 26 dient zur Befestigung der Abstandselemente 22, 24 auf der Leiterplatte 12. As shown in the concrete example of FIG. 2, an adhesive layer 26 is formed between the spacer elements 22, 24 and the printed circuit board 12. FIG. The adhesive layer 26 can, for example, be applied to the first position or to the other second positions by means of a correspondingly punched-out adhesive film, by a screen printing method, by dispensing dots of adhesive or other expedient methods. The adhesive layer 26 serves to attach the spacer elements 22, 24 to the printed circuit board 12.
Wie ebenfalls im konkreten Beispiel von FIG 2 gezeigt ist, ist zwischen den Abstandselementen 22, 24 und dem elektronischen Bauteil 14 eine weitere Klebstoffschicht 28 ausgebildet. Auch die weitere Klebstoffschicht 28 kann beispielsweise über eine entsprechend ausgestanzte Klebefolie, über ein Siebdruckverfahren, über Dispension von Klebstoffpunkten oder anderen zweckmäßigen Verfahren an der ersten Position bzw. an den weiteren zweiten Positionen aufgebracht sein. Die weitere Klebstoffschicht 28 dient zur Befestigung der Abstandselemente 22, 24 an dem elektronischen Bauteil 14 bzw. zur Befestigung des elektronischen Bauteils 14 auf den Abstandselementen 22, 24. As is also shown in the concrete example of FIG. 2, a further adhesive layer 28 is formed between the spacer elements 22, 24 and the electronic component 14. FIG. The further adhesive layer 28 can also be applied to the first position or to the further second positions, for example, via a correspondingly punched-out adhesive film, via a screen printing process, via dispensing dots of adhesive or other expedient processes. The further adhesive layer 28 is used to attach the spacer elements 22, 24 to the electronic component 14 or to attach the electronic component 14 to the spacer elements 22, 24.
Die Abstandselemente 22, 24 weisen alleine oder in Verbindung mit den Klebstoffschichten 26, 28 vorzugsweise einen anisotropen Ausdehnungskoeffizienten auf, der in etwa dem Mittelwert der Ausdehnungskoeffizienten des elektronischen Bauteils 14 und der Leiterplatte 12 entspricht. Hierdurch können Risse und Kriechvorgänge in den Verbindungselementen 20 insbesondere an deren Kontaktstellen mit den ersten und zweiten Kontaktflächen 16, 18 weitgehend unterbunden werden. The spacer elements 22, 24, alone or in connection with the adhesive layers 26, 28, preferably have an anisotropic coefficient of expansion which approximately corresponds to the mean value of the coefficients of expansion of the electronic component 14 and the printed circuit board 12. As a result, cracks and creeping processes in the connecting elements 20, in particular at their contact points with the first and second contact surfaces 16, 18, can be largely prevented.
Der Ausdehnungskoeffizient des ersten Abstandselement 22 und/oder der weiteren zweiten Abstandselemente 24 hat alternativ oder zusätzlich vorteilhafterweise in der Richtung zwischen dem elektronischen Bauteil 14 und der Leiterplatte 12 den gleichen Wert wie der Ausdehnungskoeffizient der Verbindungselemente 20, sodass auch hier keine mechanischen Spannungen auftreten können. Alternatively or additionally, the coefficient of expansion of the first spacer element 22 and/or the other second spacer elements 24 advantageously has the value in the direction between the electronic component 14 and the printed circuit board 12 same value as the coefficient of expansion of the connecting elements 20, so that no mechanical stresses can occur here either.
Wie ferner in FIG 2 gezeigt ist, ist eine Dicke 30 der Abstandselemente 22, 24 jeweils so gewählt, dass sie eine Summe aus der Dicke des Verbindungselements 20, der Dicke der ersten Kontaktfläche 16 und der Dicke der zweiten Kontaktfläche 18 nicht überschreitet. Die Dicke wird dabei in der Richtung zwischen dem elektronischen Bauteil 14 und der Leiterplatte 12 gemessen. Mit anderen Worten wird die Dicke gemessen in eine Richtung, die sich senkrecht zu der dem elektronischen Bauteil 14 zugewandten Oberfläche der Leiterplatte 12 erstreckt. Dadurch wird sichergestellt, dass trotz des Vorhandenseins der Abstandselemente 22, 24 die Komponenten elektronisches Bauteil 14, Verbindungselemente 20 und Leiterplatte 12 untereinander in Kontakt sind, um die gewünschte elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil 14 und der Leiterplatte 12 zu gewährleisten. Die Klebstoffschichten 26, 28 können dabei als Schichten mit vernachlässigbaren Dicken angesehen werden. As is also shown in FIG. 2, a thickness 30 of the spacer elements 22, 24 is selected in each case such that it does not exceed the sum of the thickness of the connecting element 20, the thickness of the first contact surface 16 and the thickness of the second contact surface 18. Here, the thickness is measured in the direction between the electronic component 14 and the circuit board 12 . In other words, the thickness is measured in a direction that extends perpendicularly to the surface of the printed circuit board 12 that faces the electronic component 14 . This ensures that, despite the presence of the spacer elements 22, 24, the components electronic component 14, connecting elements 20 and printed circuit board 12 are in contact with one another in order to ensure the desired electrical connection between the electronic component 14 and the printed circuit board 12. The adhesive layers 26, 28 can be viewed as layers with negligible thicknesses.
Es sei nun auf FIG 3 verwiesen, die schematische Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung einer in Zusammenhang mit FIGs 1 und 2 beschriebenen Leiterplattenanordnung 10 zeigt. Reference is now made to FIG. 3, which shows schematic method steps of a method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2. FIG.
In einem ersten Schritt 32 wird die Leiterplatte 12 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt 34 werden mehrere Verbindungselemente 20 auf die Leiterplatte 12 aufgebracht. Die Verbindungselemente 20 können beispielsweise Lotkugeln, ein Lotdepot eines Lotpastendrucks oder Kombinationen davon sein, je nachdem welche Verbindungselemente 20 in Zusammenhang mit dem elektronischen Bauteil 14 als geeignete Verbindungselemente 20 erachtet werden. Die Verbindungselemente 20 sind in FIG 3 beim Schritt 34 schematisch als graue Punkte auf der Leiterplatte 12 dargestellt. In a first step 32, the circuit board 12 is provided. In a second step 34, a plurality of connecting elements 20 are applied to the printed circuit board 12. The connecting elements 20 can be, for example, solder balls, a solder depot of a solder paste print or combinations thereof, depending on which connecting elements 20 are considered to be suitable connecting elements 20 in connection with the electronic component 14 . The connecting elements 20 are shown schematically as gray dots on the printed circuit board 12 in step 34 in FIG.
In einem dritten Schritt 36 wird die Klebstoffschicht 26 an der ersten und den weiteren zweiten Positionen aufgebracht, wobei die erste und die weiteren zweiten Positionen diejenigen Positionen auf der Leiterplatte 12 sind, an denen später die Abstandselemente 22, 24 aufgebracht werden. Die ersten bzw. zweiten Positionen sind gerade nicht die Positionen, an denen die Verbindungselemente 20 zwischen der Leiterplatte 12 und dem elektronischen Bauteil 14 angeordnet sind. In a third step 36, the adhesive layer 26 is applied to the first and the further second positions, the first and the further second positions being those positions on the printed circuit board 12 at which later the Spacers 22, 24 are applied. The first and second positions are precisely not the positions at which the connecting elements 20 are arranged between the circuit board 12 and the electronic component 14 .
In einem vierten Schritt 38 wird nun das erste Abstandselement 22 auf die Klebstoffschicht 26 aufgebracht. Dadurch haftet das erste Abstandselement 22 auf der Leiterplatte 12 an der dafür vorgesehenen ersten Position. Bei diesem Schritt 38 oder bei einem zusätzlichen Schritt werden nun auch die weiteren zweiten Abstandselemente 24 auf die Klebstoffschicht 26 an den jeweiligen zweiten Positionen aufgebracht, sodass auch das jeweilige zweite Abstandselement 24 auf der Leiterplatte 12 an der jeweils dafür vorgesehenen zweiten Position haftet. In a fourth step 38 the first spacer element 22 is now applied to the adhesive layer 26 . As a result, the first spacer element 22 adheres to the printed circuit board 12 in the first position provided for it. In this step 38 or in an additional step, the further second spacer elements 24 are now also applied to the adhesive layer 26 at the respective second positions, so that the respective second spacer element 24 also adheres to the printed circuit board 12 at the respective second position provided for it.
In einem fünften Schritt 40 wird die weitere Klebstoffschicht 28 auf die jeweiligen Abstandselemente 22, 24 aufgebracht. In a fifth step 40, the further adhesive layer 28 is applied to the respective spacer elements 22, 24.
In einem letzten sechsten Schritt 42 wird schließlich das elektronische Bauteil 14 auf die weitere Klebstoffschicht 28 und auf die mehreren Verbindungselemente 20 derart aufgebracht, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 12 und dem elektronischen Bauteil 14 an den Verbindungselementen 20 besteht. Mit anderen Worten wird im sechsten Schritt 42 letztlich eine wie in FIGs 1 und 2 beschriebene Leiterplattenanordnung 10 erreicht. In a last, sixth step 42, the electronic component 14 is finally applied to the further adhesive layer 28 and to the plurality of connecting elements 20 in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board 12 and the electronic component 14 at the connecting elements 20. In other words, in the sixth step 42, a printed circuit board arrangement 10 as described in FIGS. 1 and 2 is ultimately achieved.
Das in Zusammenhang mit FIG 3 beschriebene Verfahren zur Herstellung der Leiterplattenanordnung 10 kann beispielsweise für elektronische Bauteile 14, die sogenannte SMD-Bauteile (surface-mounted-device-Bauteile) sind, angewandt werden. The method for producing the circuit board arrangement 10 described in connection with FIG. 3 can be used, for example, for electronic components 14, which are so-called SMD components (surface-mounted-device components).
Es sei nun auf FIG 4 verwiesen, die eine Variante des in Zusammenhang mit FIG 3 beschriebenen Verfahrens zeigt. Reference is now made to FIG. 4, which shows a variant of the method described in connection with FIG.
Bei dem Verfahren von FIG 4 entsprechen die ersten beiden Schritte den Schritten 32, 34 des Verfahrens von FIG 3. Allerdings wird im Verfahren von FIG 4 nicht zunächst eine Klebstoffschicht 26 auf die Leiterplatte 12 und dann anschließend die Abstandselemente 22, 24 auf die Klebstoffschicht 26 aufgebracht. Stattdessen werden in einem Schritt 44 mit einer Klebstoffschicht 26 versehene Abstandselemente 22, 24 direkt auf die Leiterplatte 12 aufgebracht. Die Klebstoffschicht 26 auf den Abstandselementen 22, 24 ist in FIG 4 beim Schritt 44 schematisch als gestrichelte Rechtecke angedeutet. Das Verfahren von FIG 4 führt somit die Schritte 36, 38 vom Verfahren von FIG 3 in einem einzigen Schritt 44 durch. Im Verfahren von FIG 4 kann daher letztlich ein Verfahrensschritt im Vergleich zum Verfahren von FIG 3 eingespart werden. Die weiteren Schritte 46, 48 beim Verfahren von FIG 4 entsprechen den Schritten 40, 42 beim Verfahren von FIG 3. In the method of FIG. 4, the first two steps correspond to steps 32, 34 of the method of FIG. 3. However, in the method of FIG Spacer elements 22, 24 applied to the adhesive layer 26. Instead, spacer elements 22 , 24 provided with an adhesive layer 26 are applied directly to the circuit board 12 in a step 44 . The adhesive layer 26 on the spacer elements 22, 24 is indicated schematically in FIG. 4 at step 44 as dashed rectangles. The method of FIG. 4 thus carries out the steps 36, 38 of the method of FIG. 3 in a single step 44. In the method of FIG. 4, therefore, one method step can ultimately be saved compared to the method of FIG. The further steps 46, 48 in the method of FIG. 4 correspond to the steps 40, 42 in the method of FIG.
Es sei nun auf FIG 5 verwiesen, die schematisch Verfahrensschritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer in Zusammenhang mit FIGs 1 und 2 beschriebenen Leiterplattenanordnung 10 zeigt. Reference is now made to FIG. 5, which schematically shows method steps of a further method for producing a circuit board arrangement 10 described in connection with FIGS. 1 and 2. FIG.
Das Verfahren von FIG 5 startet wiederum mit dem Schritt 32 und dem Bereitstellen der Leiterplatte 12. Im Unterschied zum bereits beschriebenen Verfahren von FIG 3 wird allerdings im zweiten Schritt 50 gleich die Klebstoffschicht 26 an den dafür vorgesehenen ersten bzw. zweiten Positionen auf die Leiterplatte 12 aufgebracht. Im darauffolgenden Schritt 52 werden wie auch beim Verfahren von FIG 3 die Abstandselemente 22, 24 auf die Klebstoffschicht 26 aufgebracht. Im darauffolgenden Schritt 54 wird wiederum die weitere Klebstoffschicht 28 auf die jeweiligen Abstandselemente 22, 24 aufgebracht. Mit anderen Worten entsprechen die Schritte 52, 54 im Verfahren von FIG 5 den Schritten 38, 40 im Verfahren von FIG 3. The method in FIG. 5 starts again with step 32 and the provision of the printed circuit board 12. In contrast to the method already described in FIG upset. In the subsequent step 52, the spacer elements 22, 24 are applied to the adhesive layer 26, as is also the case in the method in FIG. In the subsequent step 54, the further adhesive layer 28 is in turn applied to the respective spacer elements 22, 24. In other words, steps 52, 54 in the method of FIG. 5 correspond to steps 38, 40 in the method of FIG.
Im Verfahren von FIG 5 wird schließlich im letzten Schritt 56 das elektronische Bauteil 14 aufgebracht. Im Unterschied zum Verfahren von FIG 3 weist das elektronische Bauteil 14 beim Verfahren von FIG 5 jedoch bereits Verbindungselemente 20 auf, sodass im Schritt 56 das elektronische Bauteil 14 derart auf die Leiterplatte 12 und die weitere Klebstoffschicht 28 aufgebracht wird, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 12 und dem elektronischen Bauteil 14 an den mehreren Verbindungselementen 20 besteht. Das in Zusammenhang mit FIG 5 beschriebene Verfahren zur Herstellung der Leiterplattenanordnung 10 kann beispielsweise für elektronische Bauteile 14, die bspw. sogenannte BGA-Bauteile (Ball-Grid-Array-Bauteile) sind, angewandt werden. Finally, in the method of FIG. 5, the electronic component 14 is applied in the last step 56 . In contrast to the method of FIG 3, the electronic component 14 in the method of FIG 5 already has connecting elements 20, so that in step 56 the electronic component 14 is applied to the circuit board 12 and the further adhesive layer 28 in such a way that an electrical connection between Printed circuit board 12 and the electronic component 14 to the plurality of connecting elements 20 is. The method for producing the printed circuit board arrangement 10 described in connection with FIG. 5 can be used, for example, for electronic components 14 which are, for example, so-called BGA components (Ball Grid Array components).
Es sei nun auf FIG 6 verwiesen, die eine Variante des in Zusammenhang mit FIG 5 beschriebenen Verfahrens zeigt. Reference is now made to FIG. 6, which shows a variant of the method described in connection with FIG.
Bei dem Verfahren von FIG 6 entspricht der erste Schritt dem Schritten 32 des Verfahrens von FIG 5 und damit wiederum dem Bereitstellen der Leiterplatte 12. Allerdings wird im Verfahren von FIG 6 nicht zunächst eine Klebstoffschicht 26 auf die Leiterplatte 12 und dann anschließend die Abstandselemente 22, 24 auf die Klebstoffschicht 26 aufgebracht. Stattdessen werden in einem Schritt 58 mit einer Klebstoffschicht 26 versehene Abstandselemente 22, 24 direkt auf die Leiterplatte 12 aufgebracht. Die Klebstoffschicht 26 auf den Abstandselementen 22, 24 ist in FIG 6 beim Schritt 58 wiederum schematisch als gestrichelte Rechtecke angedeutet. Das Verfahren von FIG 6 führt somit die Schritte 50, 52 vom Verfahren von FIG 5 in einem einzigen Schritt 58 durch. Im Verfahren von FIG 6 kann daher letztlich wiederum ein Verfahrensschritt im Vergleich zum Verfahren von FIG 5 eingespart werden. Die weiteren Schritte 60, 62 beim Verfahren von FIG 6 entsprechen den Schritten 54, 56 beim Verfahren von FIG 5. In the method shown in FIG. 6, the first step corresponds to steps 32 of the method shown in FIG. 5 and thus in turn providing the printed circuit board 12. However, in the method shown in FIG. 24 applied to the adhesive layer 26. Instead, spacer elements 22 , 24 provided with an adhesive layer 26 are applied directly to the circuit board 12 in a step 58 . The layer of adhesive 26 on the spacer elements 22, 24 is again indicated schematically as dashed rectangles in step 58 in FIG. The method of FIG. 6 thus carries out the steps 50, 52 of the method of FIG. 5 in a single step 58. In the method shown in FIG. 6, one method step can ultimately be saved in comparison to the method shown in FIG. The further steps 60, 62 in the method of FIG. 6 correspond to the steps 54, 56 in the method of FIG. 5.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Leiterplattenanordnung (10), aufweisend: eine Leiterplatte (12), ein auf der Leiterplatte (12) angeordnetes elektronisches Bauteil (14), wobei das elektronische Bauteil (14) an zumindest einer der Leiterplatte (12) zugewandten Oberfläche wenigstens eine erste Kontaktfläche (16) aufweist und die Leiterplatte (12) an zumindest einer dem elektronischen Bauteil (14) zugewandten Oberfläche wenigstens eine zweite Kontaktfläche (18) aufweist, wenigstens ein Verbindungselement (20), das zwischen der Leiterplatte (12) und dem elektronischen Bauteil (14) angeordnet ist und die wenigstens eine erste Kontaktfläche (16) mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche (18) elektrisch verbindet, ein erstes Abstandselement (22), das zwischen der Leiterplatte (12) und dem elektronischen Bauteil (14) angeordnet und die Leiterplatte (12) und das elektronische Bauteil (14) an einer ersten Position nicht-elektrisch miteinander verbindet, und wenigstens ein separates und von dem ersten Abstandselement (22) beabstandet angeordnetes zweites Abstandselement (24), das zwischen der Leiterplatte (12) und dem elektronischen Bauteil (14) angeordnet ist und die Leiterplatte (12) und das elektronische Bauteil (14) an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position nicht-elektrisch miteinander verbindet. 1. Printed circuit board arrangement (10), comprising: a printed circuit board (12), an electronic component (14) arranged on the printed circuit board (12), the electronic component (14) having at least one first contact area on at least one surface facing the printed circuit board (12). (16) and the printed circuit board (12) has at least one second contact area (18) on at least one surface facing the electronic component (14), at least one connecting element (20) which is connected between the printed circuit board (12) and the electronic component (14 ) is arranged and electrically connects the at least one first contact surface (16) to the at least one second contact surface (18), a first spacer element (22) which is arranged between the printed circuit board (12) and the electronic component (14) and the printed circuit board ( 12) and the electronic component (14) non-electrically connects to each other at a first position, and at least one separate spacer element (22 ) spaced-apart second spacer (24) disposed between the circuit board (12) and the electronic component (14) and the circuit board (12) and the electronic component (14) at least at a second position spaced from the first position -connects electrically.
2. Leiterplattenanordnung (10) nach Anspruch 1 , wobei zwischen dem ersten Abstandselement (22) und dem elektronischenSecond printed circuit board assembly (10) according to claim 1, wherein between the first spacer element (22) and the electronic
Bauteil (14) eine Klebstoffschicht (28) ausgebildet ist und/oder zwischen dem wenigstens einen zweiten Abstandselement (24) und dem elektronischen Bauteil (14) eine Klebstoffschicht (28) ausgebildet ist und/oder zwischen dem ersten Abstandselement (22) und der Leiterplatte (12) eine Klebstoffschicht (26) ausgebildet ist und/oder zwischen dem wenigstens einen zweiten Abstandselement (24) und der Leiterplatte (12) eine Klebstoffschicht (26) ausgebildet ist. 3. Leiterplattenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das erste Abstandselement (22) und/oder das wenigstens eine zweite Abstandselement (24) und/oder die Klebstoffschicht (26, 28) einen anisotropen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. component (14) an adhesive layer (28) is formed and/or an adhesive layer (28) is formed between the at least one second spacer element (24) and the electronic component (14) and/or between the first spacer element (22) and the printed circuit board (12) an adhesive layer (26) is formed and/or an adhesive layer (26) is formed between the at least one second spacer element (24) and the circuit board (12). 3. Circuit board assembly (10) according to any one of claims 1 and 2, wherein the first spacer element (22) and / or the at least one second spacer element (24) and / or the adhesive layer (26, 28) have an anisotropic coefficient of expansion.
4. Leiterplattenanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei der Ausdehnungskoeffizient in einer Richtung, die parallel zu der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche (18) versehenen Oberfläche der Leiterplatte verläuft, einen Wert aufweist, der einem mittleren Wert der Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte (12) und des elektronischen Bauteils (14) entspricht. 4. Printed circuit board arrangement (10) according to claim 3, wherein the coefficient of expansion in a direction which runs parallel to the surface of the printed circuit board provided with the at least one second contact area (18) has a value which corresponds to an average value of the coefficients of expansion of the printed circuit board (12 ) and the electronic component (14) corresponds.
5. Leiterplattenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei der Ausdehnungskoeffizient in einer Richtung, die senkrecht zu der mit der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche (18) versehenen Oberflächen der Leiterplatte (12) verläuft, einen Wert aufweist, der einem Wert eines Ausdehnungskoeffizienten des wenigstens einen Verbindungselements (20) entspricht. 5. Printed circuit board arrangement (10) according to one of claims 3 and 4, wherein the coefficient of expansion in a direction perpendicular to the surface of the printed circuit board (12) provided with the at least one second contact area (18) has a value which is a value an expansion coefficient of the at least one connecting element (20).
6. Leiterplattenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke (30) des ersten Abstandselements (22) und des wenigstens einen zweiten Abstandselements (24) maximal so groß ist, wie die Summe aus einer Dicke des wenigstens einen Verbindungselementes (20), einer Dicke der wenigstens einen ersten Kontaktfläche (16) und einer Dicke der wenigstens einen zweiten Kontaktfläche (18). 6. Printed circuit board arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein a thickness (30) of the first spacer element (22) and of the at least one second spacer element (24) is at most as great as the sum of a thickness of the at least one connecting element (20 ), a thickness of the at least one first contact surface (16) and a thickness of the at least one second contact surface (18).
7. Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung (10), aufweisend: 7. A method of manufacturing a printed circuit board assembly (10), comprising:
Bereitstellen einer Leiterplatte (12), providing a printed circuit board (12),
Aufbringen mehrerer Verbindungselemente (20) auf die LeiterplatteApplication of several connecting elements (20) to the printed circuit board
(12), Aufbringen einer Klebstoffschicht (26) auf die Leiterplatte (12) an einer ersten Position und an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position, (12), applying an adhesive layer (26) to the printed circuit board (12) at a first position and at at least one second position spaced apart from the first position,
Aufbringen eines ersten Abstandselements (22) auf die Klebstoffschicht (26) an der ersten Position, applying a first spacer element (22) to the adhesive layer (26) at the first position,
Aufbringen wenigstens eines separaten und von dem ersten Abstandselement (22) beabstandet angeordneten zweiten Abstandselements (24) auf die Klebstoffschicht (26) an der wenigstens einen zweiten Position, applying at least one second spacer element (24), which is separate and spaced apart from the first spacer element (22), to the adhesive layer (26) at the at least one second position,
Aufbringen einer weiteren Klebstoffschicht (28) auf dem ersten Abstandselement (22) und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement (24) und Application of a further adhesive layer (28) on the first spacer element (22) and the at least one second spacer element (24) and
Aufbringen eines elektronischen Bauteils (14) auf die weitere Klebstoffschicht (28) und auf die mehreren Verbindungselemente (20), derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (12) und dem elektronischen Bauteil (14) an den mehreren Verbindungselementen (20) besteht. Applying an electronic component (14) to the further adhesive layer (28) and to the plurality of connecting elements (20) in such a way that there is an electrical connection between the printed circuit board (12) and the electronic component (14) at the plurality of connecting elements (20). .
8. Verfahren zum Herstellen einer Leiterplattenanordnung (10), aufweisend: 8. A method of manufacturing a printed circuit board assembly (10), comprising:
Bereitstellen einer Leiterplatte (12), providing a printed circuit board (12),
Aufbringen einer Klebstoffschicht (26) auf die Leiterplatte (12) an einer ersten Position und an wenigstens einer von der ersten Position beabstandet angeordneten zweiten Position, applying an adhesive layer (26) to the printed circuit board (12) at a first position and at at least one second position spaced apart from the first position,
Aufbringen eines ersten Abstandselements (22) auf die Klebstoffschicht (26) an der ersten Position, applying a first spacer element (22) to the adhesive layer (26) at the first position,
Aufbringen wenigstens eines separaten und von dem ersten Abstandselement (22) beabstandet angeordneten zweiten Abstandselements (24) auf die Klebstoffschicht (26) an der wenigstens einen zweiten Position, applying at least one second spacer element (24), which is separate and spaced apart from the first spacer element (22), to the adhesive layer (26) at the at least one second position,
Aufbringen einer weiteren Klebstoffschicht (28) auf dem ersten Abstandselement (22) und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement (24) und Application of a further adhesive layer (28) on the first spacer element (22) and the at least one second spacer element (24) and
Aufbringen eines mit mehreren Verbindungselementen (20) versehenen elektronischen Bauteils (14) auf die weitere Klebstoffschicht (28), derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte (12) und dem elektronischen Bauteil (14) an den mehreren Verbindungselementen (20) besteht. Applying an electronic component (14) provided with a plurality of connecting elements (20) to the further adhesive layer (28), such that there is an electrical connection between the printed circuit board (12) and the electronic component (14) at the plurality of connecting elements (20).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Klebstoffschicht (26) zunächst auf dem ersten Abstandselement (22) und dem wenigstens einen zweiten Abstandselement (24) aufgebracht wird und dann anschließend das erste Abstandselement (22) und das wenigstens eine zweite Abstandselement (24) zusammen mit der Klebstoffschicht (26) auf die Leiterplatte (12) aufgebracht werden. 9. The method according to claim 7 or 8, wherein the adhesive layer (26) is first applied to the first spacer element (22) and the at least one second spacer element (24) and then subsequently the first spacer element (22) and the at least one second spacer element ( 24) are applied to the printed circuit board (12) together with the adhesive layer (26).
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US5834848A (en) * 1996-12-03 1998-11-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic device and semiconductor package

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