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1. (WO2009150133) CIRCUIT BOARD WITH A FLEXIBLE REGION AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
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Leiterplatte mit flexiblem Bereich und Verfahren zur Herstellung

Es wird eine Leiterplatte mit einem flexiblen Bereich nach dem Anspruch 1 angegeben.

Ein weit verbreitetes Problem bei der Fertigung von an sich starren Leiterplatten ist es, flexible Bereiche zu realisieren, ohne die Robustheit oder Geschlossenheit der Leiterplatte insgesamt zu beeinträchtigen.

Eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, eine an sich starre Leiterplatte bereitzustellen, welche einen flexiblen Bereich aufweist. Die Leiterplatte soll sich zudem einfach und kostengünstig mit nur geringfügig modifizierten Standardprozessen der Produktion starrer Leiterplatten verwirklichen lassen.

Die Aufgabe wird durch eine Leiterplatte nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen der Leiterplatte sowie

Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Leiter-platte, umfassend einen Schaltungsträger, eine Deckschicht aus einem nicht-leitenden Material, welches eine organische Substanz umfasst und auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, eine erste Metallisierungsebene, angeordnet auf der Deckschicht, wobei die erste Metallisierungsebene einen flexiblen Bereich aufweist.

Unter flexibel ist im Zusammenhang mit dieser Erfindung zu verstehen, dass bei einer Krafteinwirkung senkrecht zur Leiterplatte wenigstens die 10-fache Auslenkung der Oberfläche erfolgt verglichen mit den nicht flexiblen Bereichen der Leiterplatte. Diese Bedingung ist zumindest für Zugkräfte zu erfüllen, vorteilhafter Weise aber für Zug- und Druckkräfte. Ausführungsformen, bei denen der flexible

Bereich nennenswert aus der Leiterplattenebene herausgebogen wird, sollen die Bedingung vor dem Herausbiegen erfüllen.

Der flexible Bereich kann sich hierbei auf einen relativ zur gesamten Fläche der Leiterplatte sehr kleinen Teil der

Leiterplatte beschränken. Über den flexiblen Bereich können beispielsweise flexible Anschlüsse realisiert werden, ohne dass die Robustheit oder Geschlossenheit der Leiterplatte insgesamt beeinträchtigt wird. Das Material für die Deckschicht kann als organische Substanz beispielsweise ein Harz umfassen.

In einer weiteren Ausführungsform ist in dem flexiblen Bereich zusätzlich zu der ersten Metallisierungsebene auch die Deckschicht flexibel.

Dies hat den Vorteil, dass die erste Metallisierungsebene durch die Deckschicht mechanisch stabilisiert werden kann. Dies ermöglicht Ausführungsformen, bei denen die erste Metallisierungsebene in der Schichtdicke sehr dünn ausgeformt ist. Sie kann dann so dünn sein, dass sie für sich alleine mechanisch instabil wäre und die Schichtdicke in ihrer Mindestdicke nur noch durch die Funktion als elektrischer Leiter limitiert wird. Die Geometrie der ersten Metallisierungsebene wird hierbei nicht mehr durch tragende

Funktion bestimmt, sondern kann beispielsweise nur noch durch die elektrisch leitende Funktion bestimmt sein. Die geringe Dicke der Metallisierungsebene ermöglicht Ausführungsformen bei denen der flexible Bereich eine sehr hohe Flexibilität aufweist .

Für die Deckschicht kann ein Material verwendet werden, welches die Flexibilität der ersten Metallisierungsebene nicht einschränkt und trotzdem zur ausreichenden Stabilität der ersten Metallisierungsebene beiträgt.

In einer weiteren Ausführungsform weist der flexible Bereich zumindest eine Achse auf, entlang der er sich gegen die restlichen Leiterplatten abbiegen lässt. Es sind Ausführungsformen möglich, bei denen sich der flexible Bereich um diese Achse sowohl zu der restlichen Leiterplatte hin wie auch von ihr weg bewegen lässt.

Dies ermöglicht es, dass der flexible Bereich um die besagte Achse sowohl in die Leiterplatte hinein wie auch aus ihrer Ebene heraus gebogen werden kann. Bei dem Drehen um die Achse aus der Ebene der Leiterplatte heraus ist auch beispielsweise eine Drehung um 180° denkbar. Somit würde der flexible Bereich mit seiner ehemaligen Oberseite wieder auf der Deckschicht oder der Metallisierung aufliegen, oder mit einem gewissen Zwischenraum zur Deckschicht wieder parallel zur Deckschicht verlaufen. Es sind aber auch Winkel größer 180° denkbar, so zum beispielsweise für den Fall, dass sich die Drehachse am Rande der Deckschicht oder in der Nähe des Randes der Deckschicht befindet. Dabei wäre es beispielsweise denkbar, dass der flexible Bereich um 270° um die Achse gebogen wird, so dass er dann senkrecht am äußeren Rand der Leiterplatte nach unten steht. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen eine Bewegung des flexiblen Bereiches erst in Betrieb der Leiterplatten auftritt oder vorgenommen wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist der flexible Bereich an nur einer Seite mit seiner Umgebung bzw. der übrigen Leiterplatte verbunden. Der flexible Bereich kann dann beispielsweise als Zunge ausgeformt sein.

Dies verleit dem flexiblen Bereich eine sehr hohe Flexibilität. Die Seite, an der der flexible Bereich mit der Umgebung verbunden ist, kann zusätzlich auch Aussparungen aufweisen. Diese können von den Außenkanten des flexiblen Bereichs ausgehen und sich in diesen hinein erstrecken, so dass Ecken entstehen. Es kann sich aber auch um Aussparungen handeln, welche nicht bis an die Außenkante verlaufen, wie beispielsweise Löcher oder Schlitze in dem flexiblen Bereich. Durch die Aussparungen wird die Flexibilität des flexiblen Bereiches nochmals erhöht.

In einer weiteren Ausführungsform ist der flexible Bereich über einem Freiraum angeordnet. Unter Freiraum ist in Zusammenhang mit dieser Erfindung zu verstehen, dass der flexible Bereich keine mechanische oder chemische Bindung zu der Ebene, die unter ihm verläuft, aufweist. Der Freiraum kann somit beispielsweise als Hohlraum ausgeformt sein, in den sich der flexible Bereich hinein bewegen lässt. Unter Freiraum ist aber auch zu verstehen, dass unter dem flexiblen Bereich direkt eine Ebene oder Schicht folgt mit der die

Unterseite des flexiblen Bereiches nicht verbunden ist, oder nicht auf ihr haftet. Der flexible Bereich hat somit die Möglichkeit, auch ohne dass sich ein Hohlraum unter ihm befindet, sich aus der Leiterebene heraus bewegen zu können. Bei dieser Ausführungsform eignen sich für die Schicht unter dem flexiblen Bereich besonders Materialien, welche eine geringe Haftneigung aufweisen. Es kann beispielsweise ein Material verwendet werden, welches fluorierte Polymere aufweist .

In einer Ausführungsform ist die erste Metallisierungsebene auf der Deckschicht in Teilbereichen des flexiblen Bereiches als Leiterbahn und/oder Kontaktfläche ausgeformt.

Bei dieser Ausführungsform kann sich die erste Metallisierungsebene auf einen kleinen Teilbereich des flexiblen Bereiches beschränken. Die erste Metallisierungsebene nimmt hierbei die Funktion der Stromleitung beziehungsweise der elektrischen Kontaktierung wahr. Die Kontaktfläche kann beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung eines elektronischen Bauelements dienen, welches auf die Leiterplatten aufgesetzt oder montiert wird. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der flexible Bereich vor der Montage des elektronischen Bauelements erst aus der Ebene der Leiterplatte heraus gebogen wird, bevor das elektronische Bauelement auf die Kontaktfläche aufgesetzt wird. Ebenso sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen durch das Aufsetzen des elektronischen Bauelements die flexiblen Bereiche in den Hohlraum der sich unter ihnen befindet hineingedrückt werden. Des Weiteren sind Ausführungsformen denkbar, bei denen nach der Montage des elektronischen Bauelements die flexiblen Bereiche sich noch immer in ihrer Ausgangsposition parallel zur Leiterplatte befinden, ihre Flexibilität dem aufgesetzten elektronischen Bauelement aber eine gewisse Beweglichkeit ermöglicht .

In einer weiteren Ausführungsform weist der flexible Bereich Aussparungen auf, welche die Flexibilität des flexiblen Bereiches erhöhen.

Diese Aussparungen können sowohl von den freien Rändern wie auch von der Seite her, mit der der flexible Bereich mit der Umgebung verbunden ist, in den flexiblen Bereich hineinführen. Ebenso sind auch Aussparungen denkbar, die weder von einer freien Seite noch von der angebundenen Seite des flexiblen Bereiches starten, sondern als Löcher unterschiedlicher Geometrien in dem flexiblen Bereich vorliegen. Hierbei sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Deckschicht im flexiblen Bereich soweit in der Dicke reduziert oder gar entfernt ist, dass sie nur noch in den Teilbereichen vorhanden ist, wo sie mit der ersten Metallisierungsebene beschichtet ist.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Deckschicht ein stabilisierendes Gewebe.

Dieses Gewebe kann beispielsweise aus einzelnen freien Fasern wie aber auch aus einer Matte bestehen. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um ein Fasergewebe handeln. Die Deckschicht kann neben dem stabilisierenden Gewebe oder auch anstelle desselben andere Verstärkungselemente aufweisen. Diese Verstärkungselemente können sowohl in die Schicht selbst eingearbeitet sein, wie auch sich auf der Oberfläche der Deckschicht befinden. Die Verstärkungselemente können der Deckschicht eine zusätzliche Steifigkeit verleihen. Bei dem Aufbringen der Verstärkungselemente kann der Bereich der Achse um die sich der flexible Bereich bewegen kann ausgespart werden, oder die Verstärkungselemente können in einem weiteren Verfahrensschritt in dem Bereich der Achse wieder zerstört werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist auf dem flexiblen Bereich ein elektronisches Bauteil angeordnet, welches elektrisch leitend mit der ersten Metallisierungsebene verbunden ist.

Für den Fall, dass das elektronische Bauteil nur über einen oder mehrere flexible Bereiche mit der Leiterplatte verbunden ist, weist das gesamte elektronische Bauteil gegenüber der Leiterplatte eine gewisse Flexibilität auf. Diese Flexibilität kann nicht nur zur Leiterplatte hin oder von ihr weg bestehen, sondern in alle drei Raumrichtungen. Eine Leiterplatte kann auch mehr als nur einen flexiblen Bereich aufweisen. Auf einer Leiterplatte kann auch über einem oder mehreren flexiblen Bereichen mehr als ein Bauteil angeordnet sein .

In einer weitren Ausführungsform wird die Nachgiebigkeit gegenüber Zugspannung des flexiblen Bereiches in Richtung der Leiterplattenebene durch Aussparungen erhöht wird.

In einer weitren Ausführungsform wird auf der Leiterplatte eine Kappe so aufgesetzt, dass zumindest in Teilbereichen ein eingeschlossenes Volumen zur Aufnahme eines Bauelements gebildet ist. Die Kappe kann hierbei nur einen Teil der Leiterplatte, aber auch die gesamte Leiterplatte überdecken. Der flexible Bereich kann sich hierbei im oder auch außerhalb der Kappe befinden befinden.

Die Leiterplatte kann beispielsweise als Interposer verwendet werden. Hierbei kann sie zwischen einem herkömmlichen, nicht erfindungsgemäßen Schaltungsträger und einem auf der Leiterplatte vorzugsweise im flexiblen Bereich aufsitzenden stress-sensiblen Bauelement angeordnet werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Leiterplatte verwendet werden, die einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten bezüglich der Leiterplattenebene aufweist, der mindestens 4 ppm/K größer ist, als der des elektronischen Bauteils, welches auf der Leiterplatte montiert ist. So kann beispielsweise der thermische Längenausdehnungskoeffizient der Leiterplatte größer 12 ppm/K sein, und der des elektronischen Bauteils, welches auf der Leiterplatte montiert ist, kleiner 8 ppm/K sein. Der flexible Bereich verhindert dabei eine unzulässig hohe thermische Stressbelastung des Bauteils.

Neben der Leiterplatte selbst werden auch Verfahren zur Herstellung der Leiterplatte beansprucht.

Eine Verfahrensvariante zur Herstellung einer Leiterplatte umfasst die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Schaltungsträgers, Aufbringen einer Delaminations-Schicht auf einen räumlich begrenzten Teilbereich des Schaltungsträgers, Aufbringen einer Schichtenfolge auf die Delaminations-Schicht und einen Teilbereich des Schaltungsträgers, umfassend eine Deckschicht, welche ein organisches Material umfasst, und eine erste Metallisierungsebene auf der Deckschicht, und Strukturieren der Deckschicht und der ersten Metallisierungsebene, wobei ein flexibler Bereich der ersten Metallisierungsebene definiert wird.

Durch das Strukturieren der Deckschicht und der ersten Metallisierungsebene im Bereich der Deckschicht wird ein Teilbereich der Deckschicht von dem Rest der Deckschicht zumindest partiell gelöst. Das bedeutet, dass beispielsweise durch Schneiden, Fräsen oder Ätzen oder andere Prozesstechniken ein Teil der Deckschicht herausstrukturiert wird, der jetzt nicht mehr zu allen Seiten hin mit der umgebenden Deckschicht verbunden ist und so gegenüber der umgebenden Deckschicht eine erhöhte Flexibilität aufweist. Mit der Deckschicht weist auch die auf der Deckschicht angeordnete erste Metallisierungsebene diese Flexibilität auf. Der so definierte flexible Bereich kann jetzt beispielsweise in einem weiteren Verfahrensschritt aus der Ebene der Deckschicht herausgebogen werden.

In einer weiteren Variante dieses Verfahrens wird zur Ausbildung des flexiblen Bereiches in einem weiteren Verfahrensschritt die Delaminations-Schicht entfernt. Durch das Entfernen der Delaminations-Schicht kann ein Hohlraum unter dem flexiblen Bereich erzeugt werden. Dieser Hohlraum ermöglicht es dem flexiblen Bereich, sich nicht nur aus der Leiterplattenebene heraus zu bewegen, sondern auch in die Ebene hinein. Die Delaminations-Schicht kann als Opferschicht aufgebracht und strukturiert werden.

Die Opferschicht kann ausgewählt sein aus löslichen

Schichten, selektiv ätzbaren Schichten, flüchtigen oder zersetzbaren Schichten, verdampfbaren Schichten und niedrig schmelzenden Schichten. Dies ermöglicht es, dass die Opferschicht auf der Leiterplatte entfernt werden kann ohne dass die angrenzenden Schichten in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Methode der Opferschicht ermöglicht es, zum einen sehr große Freiräume zu erzeugen, zum anderen über der Opferschicht sehr dünne und bereits dadurch flexible Schichten zu generieren. In weiteren nachfolgenden Verfahrensschritten können die dünnen Schichten nach ihrem Aufbringen auf der Opferschicht so stabilisiert und ausgehärtet werden, so dass sie nach dem Entfernen der Opferschicht eine ausreichende Stabilität aufweisen. Dies kann beispielsweise durch das Erzeugen oder Übereinander-aufbringen von mehreren weiteren dünnen Schichten erfolgen.

In einer weiteren von der ersten Verfahrensvariante unab-hängigen Verfahrensvariante kann die Leiterplatte durch ein Herstellungsverfahren hergestellt werden, welches folgende Verfahrensschritte umfasst: Bereitstellen eines Schaltungsträgers, Herausarbeiten einer Vertiefung in dem Schaltungsträger, Aufbringen einer Schichtenfolge auf den Schaltungs-träger so, dass die Vertiefung überdeckt aber nicht ausgefüllt wird, wodurch ein Freiraum ausgebildet wird, wobei die Schichtenfolge eine Deckschicht, welche ein organisches Material umfasst, und eine erste Metallisierungsebene auf der Deckschicht umfasst, Strukturieren der Deckschicht und der ersten Metallisierungsebene über dem Freiraum, so dass ein flexibler Bereich der ersten Metallisierungsebene ausgebildet wird.

Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil gegenüber der ersten beschriebenen Verfahrensvariante, dass hier keine Delaminations-Schicht notwendig ist.

Im Folgenden sollen Varianten der Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figuren Ia bis i schematisch die Verfahrensschrittabfolge einer Verfahrensvariante,

Figur 2 schematisch die Aufsicht eines Ausführungsbeispiels,

Figur 3 die Aufsicht einer weiteren Ausführungsform, Figur 4 die schematische Seitenansicht einer möglichen besonderen Ausführungsform,

Figur 5 die schematische Seitenansicht einer weiteren besonderen Ausführungsform,

Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform,

Figur 7 eine schematische Seitenansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform mit zusätzlichen Elementen,

Figuren 8a und 8b weitere Ausführungsformen, welche zusätzlich noch eine Kappe aufweisen,

Figur 9 eine schematische Seitenansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform,

Figuren 10a bis 10c schematisch die Verfahrensschritte eines weiteren Herstellungsverfahrens,

Figuren IIa bis Hd schematisch Zwischenstufen in einem Herstellungsprozess in der Aufsicht.

Die Figurenfolge Ia bis Ii zeigt schematisch Schritte einer möglichen Herstellungsvariante. In Figur Ia ist der Schaltungsträger 1 dargestellt. Auf dem Schaltungsträger 1 ist eine zweite Metallisierungsebene 2 angeordnet. Aus Gründen der Übersicht wurde auf die Darstellung von Durch-kontaktierungen oder externen Anschlüssen auf Ober- und/oder Unterseite des Schaltungsträgers verzichtet. Für den Schaltungsträger 1 kann beispielsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidsubstrat verwendet werden. Für die zweite Metallisierungsebene kann beispielsweise eine Kupferfolie verwendet werden. Die Kupferfolie kann beispielsweise auf den Schaltungsträger 1 auflaminiert werden. Die zweite Metallisierungsebene 2 kann vor dem Aufbringen auf den Schaltungsträger 1 bereits strukturiert sein oder nach dem

Aufbringen auf den Schaltungsträger noch strukturiert werden.

Die Figur Ib zeigt die Schichtenfolge umfassend den Schaltungsträgers 1, die zweite Metallisierungsebene 2 und die Delaminations-Schicht 3. Diese Schichtenfolge kann beispielsweise aus der in Figur Ia dargestellten Schichtenfolge dadurch hervorgehen, dass auf die zweite Metallisierungsebene 2 die Delaminations-Schicht 3 aufgebracht wurde. In Figur Ib bedeckt die Delaminations-Schicht 3 noch die gesamte zweite Metallisierungsebene 2. Für die Delaminations-Schicht können beispielsweise ein negativer Fotolack, ein positiver Fotolack, oder aber auch laminierbare Trockenresists verwendet werden.

Eine bevorzugte Dicke für die Delaminations-Schicht 3 liegt im Bereich von 1 bis 50 μm.

Das Material für die Delaminations-Schicht 3 kann so gewählt werden, dass es in einem weiteren späteren Verfahrensschritt wieder entfernt werden kann. Für das Entfernen kommen beispielsweise folgende Techniken in Frage: Herauslösen, Herausätzen, Behandlung mit Plasma, Behandlung mit erhöhten Temperaturen, Verdampfen, Sublimieren, Zersetzen, Aufquellen oder Aufschäumen. Für den Fall, dass lösliche Resists verwendet werden, sind solche Resists bevorzugt, die sich sehr gut auflösen statt in grobe Partikel oder Flocken zu dispergieren oder zu zerfallen. Dies vereinfacht das restlose Entfernen des Materials der Delaminations-Schicht 3.

Neben Lacken eignen sich insbesondere auch thermisch rückstandsarm beziehungsweise rückstandslos zersetzbare Polymere. Materialien, welche mit wässrigen Lösungsmitteln entfernt werden können, sind beispielsweise Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon . Der Temperaturbereich für die thermische Zersetzung liegt bevorzugt im Bereich von 180 bis 260 °C. Als thermisch zersetzbares Material eignet sich beispielsweise Cellulosederivate, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Celluloseacetat und Celluloseester . Die Cellulosederivate können aber auch mittels Lösungsmittel entfernt werden. Es eignen sich auch besonders gut Materialien, deren Schmelzpunkte im Bereich von 150 bis 220 0C liegen. Hier wäre beispielsweise Hexachlorethan zu nennen, dessen Schmelzpunkt bei 186 0C liegt, welches aber bei 185 0C bereits eine hohe Sublimationsrate aufweist. Ein weiteres mögliches Material, welches für die Delaminations-Schicht 3 verwendet werden kann, ist Unity 2000P® Sacrificial Polymer von Promeros LLC, Ohio.

In Figur Ic ist schematisch ein Belichtungsverfahren dargestellt, durch welches die Delaminations-Schicht 3 strukturiert werden soll. Hierzu wird über der Delaminations-Schicht 3 eine Maske 15 angebracht, wodurch nur ein Teilbereich der Delaminations-Schicht 3 durch die Strahlung, welche schematisch durch die Pfeile dargestellt ist, getroffen wird. Zur Strukturierung der Delaminations-Schicht 3 sind auch andere Strukturierungsmethoden denkbar. Beispielsweise ist auch eine scannende Direktbelichtung möglich, wie sie beispielsweise mit einem Laser durchgeführt werden kann.

Figur Id zeigt schematisch die Seitenansicht des Schaltungsträgers, der jetzt eine strukturierte Delaminations-Schicht 3 aufweist. Die Delaminations-Schicht 3 bedeckt jetzt nur noch einen Teilbereich der zweiten Metallisierungsebene 2. Zu dem in Figur Id dargestellten Leiterplatte kann man nicht nur über das in Figur Ib und Ic dargestellten subtraktive Verfahren gelangen, sondern auch alternativ über additive Verfahren. Hier wäre beispielsweise das Sieb- oder Schablonendruckverfahren oder auch das Auftragen mittels InkJet zu nennen. Für die additiven Verfahren können auch nicht lichtempfindliche Substanzen verwendet werden.

In Figur Ie wird nun auf den in Figur Id dargestellten Leiterplatte eine Deckschicht 4 über die freien Teilbereiche der zweiten Metallisierungsebene 2 und über die

Delaminations-Schicht 3 aufgebracht. Auf der Deckschicht 4 befindet sich eine erste Metallisierungsebene 5. Das Aufbringen kann beispielsweise über Laminieren erfolgen. Die Schichtenfolge Deckschicht 4 und erste Metallisierungsebene 5 kann auch in zwei getrennten Verfahrensschritten aufgebracht werden. Hierzu kann die Deckschicht 4, welche ein organisches Material umfasst, beispielsweise durch Gießen, Aufschleudern oder Laminieren aufgebracht werden. In einem zweiten nachfolgenden Verfahrensschritt kann dann die erste Metallisierungsebene 5 auf die Deckschicht 4 aufgebracht werden. Soll die Schichtenfolge Deckschicht 4 und erster Metallisierungsebene 5 in einem Verfahrensschritte aufgebracht werden, so kann hierfür beispielsweise ein glasfaserverstärktes Epoxidbasismaterial verwendet werden, welches auf einer Seite eine Metallisierung aufweist, welche beispielsweise eine dünne Kupferfolie sein kann. Die erste Metallisierungsebene 5 hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm. Die Deckschicht 4 hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 5 bis 100 μm. Für die Deckschicht 4 kann beispielsweise auch ein harzartiges Material verwendet werden, welches im oder nach dem Auftragungsprozess noch mit weiteren Verstärkungselementen versehen werden kann. Für die Deckschicht 4 eignet sich beispielsweise auch ein Polyimid-basiertes Material, welches zusätzlich eine Kupferkaschierung aufweisen kann.

In Figur If ist eine Leiterplatte dargestellt, auf den jetzt die Deckschicht 4 und die erste Metallisierungsebene 5 aufgebracht wurden. Es ist zu sehen, dass die Deckschicht 4 über der Delaminations-Schicht 3 eine deutlich geringere Dicke aufweist, als in den Teilbereichen, wo sie auf der zweiten Metallisierungsebene 2 aufliegt. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen über der Delaminations-Schicht 3 keine Deckschicht 4 aufgebracht ist, sondern direkt die erste Metallisierungsebene 5 auf der Delaminations-Schicht 3 angeordnet ist. Nach dem Auflaminieren oder Verpressen der Deckschicht 4 kann auch ein weiterer Härtungsschritt der Deckschicht folgen.

In Figur Ig wird eine Leiterplatte dargestellt, bei dem ein kleiner Teilbereich der ersten Metallisierungsebene 5 entfernt wurde. Durch das Entfernen ist eine kleine Öffnung 20a in der ersten Metallisierungsebene 5 entstanden, welche über der Delaminations-Schicht 3 angeordnet ist. Das Entfernen des Teilbereichs der ersten Metallisierungsebene 5 kann beispielsweise über einen Fotostrukturierungsschritt und einem anschließenden Ätzschritt erfolgen.

In Figur Ih ist ein Leiterplatte dargestellt, bei dem die unter der Öffnung 20a liegende Deckschicht 4 entfernt wurde, so dass ein Graben 20b entstanden ist. Der Graben 20b kann, wie in Figur Ih dargestellt, auch in die Delaminations-Schicht 3 hineinreichen. Für das Erzeugen des Grabens 20b kann beispielsweise ein Ätzverfahren verwendet werden, wie beispielsweise ein Plasmaätzverfahren. Für das Ätzverfahren kann die erste Metallisierungsebene 5 als Maske dienen. Zur Erzeugung des Grabens kann auch ein Laser verwendet werden. Die in Figur Ig und in Figur Ih dargestellten Verfahrensschritte können auch in einem gemeinsamen Verfahrensschritt durchgeführt werden.

In Figur Ii ist eine Leiterplatte dargestellt, bei der die Delaminations-Schicht 3 entfernt wurde, so dass ein Freiraum 7 entstanden ist. Die Delaminations-Schicht 3 kann beispielsweise durch ein Herauslösen oder Herausätzen oder durch ein thermisches Verfahren entfernt werden. Das Material der Delaminations-Schicht 3 kann je nach verwendeter Technik hierbei aufgequollen, aufgeschäumt oder zersetzt werden. Durch das Entfernen der Delaminations-Schicht 3 ist der flexible Bereich 10 ausgebildet worden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Deckschicht 4 und die zweite

Metallisierungsebene 2 in dem flexiblen Bereich 10 als Zunge 6 ausgeformt. Der Schaltungsträger 1 unter dem Freiraum 7 ist starr, also nicht flexibel.

Die Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Leiterplatte. Bei dieser Leiterplatte könnte es sich beispielsweise um eine solche handeln, wie sie in Figur Ii dargestellt ist. Dargestellt ist die Deckschicht 4, auf der die erste Metallisierungsebene 5 aufgebracht ist. Die Deckschicht 4 und die erste Metallisierungsebene 5 umfassen einen flexiblen Bereich 10. Der flexible Bereich 10 ist u-förmig nach drei Seiten durch den Graben 20b begrenzt. Durch den Graben 20b sieht man die darunter liegende Delaminations-Schicht 3, die wie gesagt noch durch diesen Graben 20b hindurch entfernt werden kann. Die erste Metallisierungsebene 5 ist hier als ein Paar Leiterbahnen ausgeformt, die jeweils in einer Kontaktfläche 9 enden. Nach dem Entfernen der Delaminations-Schicht 3 ist die Flexibilität des Bereiches innerhalb des Grabens 20b nochmals deutlich erhöht. Somit sind auch die beiden Kontaktflächen 9 am Ende der ersten Metallisierungsebene 5 flexibel. Die mechanischen Eigenschaften des flexiblen Bereiches 10 werden in diesem Ausführungsbeispiel über-wiegend durch die Struktur der ersten Metallisierungsebene 5 und deren Dicke bestimmt. Eine weitere Flexibilisierung besonders gegenüber Zug- und Schubspannungen in der Ebene kann durch entsprechende Ausformung der Leiterbahnen der ersten Metallisierungsebene 5, wie sie in Figur 2 dargestellt sind, erzielt werden.

In Figur 3 ist als Aufsicht eine weitere Ausführungsform der Leiterplatte dargestellt. Neben den Elementen, wie sie in Figur 2 zu sehen sind, umfasst die Ausführungsform in Figur 3 zusätzlich noch Aussparungen 50. Während der Graben 20b in

Figur 2 den flexiblen Bereich 10 umgibt, dient er auch dazu, die Delaminations-Schicht 3 herauslösen zu können. Die Aussparungen in Figur 3 haben zusätzlich noch die Funktion, die Flexibilität des flexiblen Bereichs 10 zu erhöhen. Um die Montage eines elektronischen Bauelements auf der Leiterplatte zu erleichtern, werden die Verbindungen des Bauelement zur Leiterplatte beispielsweise mittels Bonddrähten, Verlötungen oder Thermosonic-Flipchip-Verbindungen vorzugsweise vor dem Entfernen der Delaminations-Schicht 3 durchgeführt, da diese, solange sie noch vorhanden ist den flexiblen Bereich 10 stabilisiert .

Die Figur 4 zeigt eine besondere Ausführungsform der Leiterplatte. Die Ausführungsform umfasst einen Schaltungsträger 1, eine zweite Metallisierungsebene 2, eine Deckschicht 4, sowie eine erste Metallisierungsebene 5. Bei dieser Ausführungsform ist im flexiblen Bereich 10 keine Deckschicht 4 mehr vorhanden. Der flexible Bereich 10 umfasst somit nur die erste Metallisierungsebene 5. Der Freiraum 7 ist in dieser Ausführungsform als Kanal 35 ausgeformt. Der Kanal 35 kann über den Einlass 25a mit Flüssigkeiten oder Gasen gefüllt werden, welche über den Auslass 25b den Kanal 35 wieder verlassen können. Oberhalb des Kanals 35 ist auf der ersten Metallisierungsebene 5 ein elektronisches Bauelement 30 angeordnet. Der Kanal 35 kann beispielsweise dafür verwendet werden, das elektronische Bauelement 30 zu kühlen. Da die erste Metalli-sierungsebene 5 aus Metall besteht, kann sie beispielsweise gut die Wärme des elektronischen Bauelements 30 an beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, welche durch den Kanal 35 strömt, weiterleiten .

In Figur 5 ist eine Ausführungsform der Leiterplatte dargestellt, bei der der flexible Bereich 10 auf einen Randbereich beschränkt ist, der um den Freiraum 7 herum verläuft .

Die Figur 6 zeigt eine Ausführungsform einer Leiterplatte, wie sie aus der in Figur Ii dargestellten Leiterplatte hervorgehen könnte. Hierzu wurde in einem weiteren Verfahrensschritt die dem flexiblen Bereich entsprechende Zunge 6 aus der Ebene der Deckschicht 4 herausgebogen. Die Flexibilität der Zunge 6 kann vor dem Herausbiegen durch

Ausarbeiten von Aussparungen 50 (siehe Figur 3) verbessert werden. Des Weiteren kann auch der noch dünne Rest der Deckschicht 4 im Bereich der Biegeachse entfernt werden.

Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Zunge 6 soweit aus der Ebene der Deckschicht 4 herausgebogen ist, dass sie jetzt senkrecht zur Deckschicht 4 steht. Das ermöglicht es jetzt, dass auf dem Leiterplatte Elemente 40 angeordnet werden können, die in alle drei Raumrichtungen (x, y, z) gerichtet sind. Hierbei kann das Element 40z schon vor dem Entfernen der Delaminations-Schicht 3 beziehungsweise dem Herausbiegen der Zunge 6 montiert werden. Somit entfallen die prozesstechnischen Herausforderungen, die nötig wären, ein solches Element erst an einem Bauelement anzubringen, welches bereits in der z-Dimension ausgeformt ist. Bei den Elementen 40 kann es sich beispielsweise um richtungsabhängige Sensoren, Anzeigen oder Aktoren handeln. Die dargestellte Anordnung ermöglicht dann beispielsweise die Detektion von Bewegung in alle Dreiraumrichtungen.

In Figur 8a und 8b sind zwei Ausführungsformen der Leiterplatte dargestellt, welche noch zusätzlich jeweils eine Kappe 45 umfassen. In Figur 8a ist das Bauelement aus Figur 7 dargestellt, welches zusätzlich noch durch die Kappe 45 alle drei Elemente 40 komplett umschließt. Die Figur 8b zeigt eine weitere Ausführungsform, welche nur zwei Elemente 40 aufweist, die durch eine Kappe 45 umschlossen werden, welches nur einen Teilbereich der Leiterplatte umschließt.

Die Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Leiterplatte, bei der die Zunge 6 um 180° aus ihrer ursprünglichen Position herausgebogen wurde. Die Zunge 6 reicht hierdurch jetzt über den äußeren Rand der Leiterplatte hinaus. Hierdurch kann die Zunge 6 jetzt beispielsweise als externe Verbindung z.B. zur elektrischen Verschaltung genutzt werden. So können beispielsweise auf einfache Weise Verbindungen zu anderen Leiterplatten hergestellt werden. Des Weiteren kann die Zunge 6 auch als Heizfolie, Antenne, kapazitiver oder induktiver Sender/Empfänger genutzt werden.

In den Figuren 10a bis 10c ist eine weitere Variante eines Herstellungsverfahrens dargestellt. Die Figur 10a zeigt einen Schaltungsträger 1 und darauf angeordnet eine zweite Metallisierungsebene 2. In Figur 10b ist eine Leiterplatte dargestellt, die eine Vertiefung 8 aufweist. Diese Leiterplatte könnte beispielsweise aus der Leiterplatte, wie sie in Figur 10a dargestellt ist, durch ein Herausfräsen oder Ätzen der Vertiefung 8 hergestellt werden. Die Vertiefung 8 kann aber beispielsweise auch mit Hilfe einer Lasertechnik gefertigt werden. Die in Figur Ic dargestellte Leiterplatte weist jetzt zusätzlich noch eine Deckschicht 4 mit einer ersten Metallisierungsebene 5 auf. Dadurch dass die

Deckschicht 4 nur mit der zweiten Metallisierungsebene 2 in Kontakt steht und nicht in die zuvor gefertigte Vertiefung 8 hineinragt, bildet diese einen Freiraum 7 aus. Bei diesem Herstellungsverfahren wird also ein Freiraum 7 ausgebildet, ohne dass eine Opferschicht speziell dafür aufgetragen wird und später wieder entfernt werden muss. Die Deckschicht 4 der ersten Metallisierungsebene 5 kann beispielsweise auf die zweite Metallisierungsebene 2 auflaminiert werden. Damit die Deckschicht 4 nicht in die Vertiefung 8 fließt, können für die Deckschicht 4 beispielsweise so genannte No-Flow-Laminate verwendet werden. Solche No-Flow-Laminate können beispielsweise auf Harz- oder Epoxidbasis gefertigt sein. Sie können des Weiteren zur Verstärkung ein stabilisierendes Gewebe oder auch andere Verstärkungselemente aufweisen. Ein mögliches Material das beispielsweise für die Deckschicht 4 verwendet werden könnte ist FR406NF der Firma Isola. In Figur 10c ist eine Ausführungsform dargestellt bei der sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite eine Deckschicht 4 aufgebracht wurde. Dieser symmetrische Aufbau sorgt beispielsweise dafür, dass es in der Leiterplatte nicht zu Verspannungen kommt. Dies Verspannungen können beispielsweise dadurch entstehen, dass für den Schaltungsträger 1 und die Deckschicht 4 unterschiedliche Materialien verwendet werden.

In den Figuren IIa bis Hd ist jeweils der flexible Bereich 10 einer Leiterplatte schematisch in der Aufsicht für verschiedene Prozessstufen dargestellt. In Figur Ha ist der flexible Bereich 10 mit der Deckschicht 4 und der darauf aufgebrachten ersten Metallisierungsebene 5 dargestellt. Die erste Metallisierungsebene 5 ist hierbei zu Leiterbahnen und Kontaktflächen 9 ausgeformt. In Figur Hb wurde die Flexibilität der Bereiche, in denen sich die Kontaktflächen 9 der ersten Metallisierungsebene 5 befinden, durch

Aussparungen 50 erhöht. Das Fertigen der Aussparungen 50 kann beispielsweise mit Hilfe eines Lasers geschehen. Die Flexibilität der Deckschicht 4 in den Bereichen, in denen sich die Kontaktflächen befinden, ist jedoch hier noch eingeschränkt, da diese Teilbereiche über die Ecken noch jeweils mit der Umgebung verbunden sind. Dies verleiht den schon flexiblen Teilbereichen noch eine gewisse Stabilität. Dies ermöglicht es jetzt, wie in Figur Hc dargestellt, ein elektronisches Bauteil 55 auf den flexiblen Bereich 10 der Leiterplatte aufzusetzen und über die Kontaktflächen 9 elektrisch zu kontaktieren. Dazu kann beispielsweise auch eine Lotpaste verwendet werden. Aus Gründen der Übersicht ist das elektronische Bauteil 55 nur mit seinem Umriss dargestellt. Wie in Figur Hd dargestellt werden nach dem Aufsetzen des elektronischen Bauteils 55 noch weitere

Aussparungen 60 gefertigt. Durch diese weiteren Aussparungen haben die flexiblen Bereiche, in denen sich die Kontaktflächen 9 befinden, über die Ecken jetzt keine Anbindung mehr zu ihrer Umgebung. Die Flexibilität dieser Teilbereiche wurde durch die zusätzlichen Aussparungen 60 noch einmal deutlich erhöht. Somit steht das elektronische Bauteil 55 mit der Leiterplatte nur über sehr flexible Elemente in Verbindung. Durch die Aussparungen 50 und 60, sowie durch die geschwungene Führung der Leiterbahnen, wird zusätzlich die Nachgiebigkeit des flexiblen Bereiches 10 gegenüber Zugspannung in Richtung der Leiterplattenebene erhöht .

Bevorzugte Kontaktierungsverfahren zwischen dem elektronischen Bauteil 55 und den Kontaktflächen 9 sind Löten, Leitkleben, Thermosonic-Bonden und Thermokompressions-Bonden unter Zuhilfenahme metallischer Verbindungshöcker (Stud Bumps) . Die beiden erstgenannten Verfahren lassen sich hierbei problemlos auf den flexiblen Kontaktflächen 9 durchführen. Die beiden letztgenannten Verfahren werden vorzugsweise angewandt, solange der flexible Bereich 10 noch von der Delaminations-Schicht 3 gestützt wird, da hierbei erhebliche senkrechte Kräfte wirken.

Im Folgenden werden noch weitere Ausführungsformen beschrieben, welche nicht als Figuren dargestellt sind.

Eine Leiterplatte kann auch einen Schaltungsträger 1 umfassen, der auf zwei gegenüber liegenden Seiten flexible Bereiche 10 aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Leiterplatte zusätzlich eine Barriereschicht, welche zwischen der

Delaminations-Schicht 3 und der Deckschicht 4 angeordnet ist. Diese Barriereschicht kann beispielsweise einen Lack oder ein Metall umfassen. Eine solche zusätzliche Barriereschicht kann mögliche Einflüsse der Deckschicht 4 bei dessen Härtung auf die Delaminations-Schicht 3 verhindern.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Delaminations-Schicht 3 in der Leiterplatte ausgeformt, diese aber nicht wieder entfernt. Für die in der Leiterplatte verbleibende Delaminations-Schicht 3 kann beispielsweise ein Material verwendet werden, auf dem die Deckschicht 4 nicht haftet. Hierzu können beispielsweise florierte Polymere wie PTFE verwendet werden. Dadurch, dass zwischen der Delaminations-Schicht 3 und der darüber angeordneten Deckschicht 4 keine Haftung besteht, kann der flexible Bereich 10 aus der Ebene der Deckschicht 4 in die der Delaminations-Schicht 3 abgewandten Richtung bewegt werden. Des Weiteren kann der flexible Bereich durch Knickung oder Stauchung auch in

Richtung der Leiterplattenebene wirkenden Druckspannungen ausweichen .

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der flexible Bereich 10 nur die erste Metallisierungsebene 5 und keine

Deckschicht 4. Die erste Metallisierungsebene 5 kann jedoch auf ihrer oberen Seite durch eine zusätzliche Schicht stabilisiert sein. Unterhalb der ersten Metallisierungsebene 5 befindet sich eine korrespondierende Kontaktfläche, welche beispielsweise in der zweiten Metallisierungsebene 2 ausgeformt sein kann. Die korrespondierende Kontaktfläche ist so angeordnet, dass beim Hineindrücken des flexiblen Bereichs 10 zwischen der ersten Metallisierungsebene 5 bzw. dem Bereich, der als Kontaktfläche 9 ausgebildet ist, und der korrespondierenden Kontaktfläche ein elektrisch leitender Kontakt hergestellt werden kann. Auf diese Weise können beispielsweise Drucktaster gefertigt werden.

Der flexible Bereich 10 kann auch mehrere erste Metallisierungsebenen 5 umfassen, welche beispielsweise durch mehrere Deckschichten 4, welche zwischen ihnen liegen, getrennt sein können. Hierbei kann jede erste Metallisierungsebene 5 unterschiedlich ausgeformt sein. Somit könnten beispielsweise die in Figur 11 dargestellten vier Leiterbahnen sich in vier verschiedenen Ebenen befinden.

Es gibt Bauelement-Leiterplatten-Kombinationen, bei denen die Kontaktierung der Bauelemente zurzeit nur mittels eines

Bonddrahtes oder einer anderen flexiblen Verbindung möglich ist. Der Grund dafür besteht darin, dass bei einer festen Verbindung, beispielsweise eines direkten Anlötens des Bauelements auf der Leiterplatte, im Bauelement zu starke mechanische Spannungen auftreten würden. Durch die entsprechende Ausführungsform der Erfindung ist es jetzt auch möglich, solche Bauelemente über eine starre Verbindung an die Leiterplatte anzubinden, wenn sich die Kontaktpunkte auf der Leiterplatte in einem flexiblen Bereich befinden. Die flexiblen Bereiche führen dazu, dass in dem aufgebrachten Bauteil keine Spannungen auftreten.

In Ausführungsformen, in denen der Freiraum 7 als Hohlraum ausgeformt ist, ist in einer besonderen Ausführungsform der Hohlraum mit einer weichen oder gallertartigen Masse ausgefüllt, so dass der flexible Bereich 10, der in den Hohlraum hineingedrückt wird, entweder stabilisiert oder zurückgefedert wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Schaltungsträger

2 zweite Metallisierungsebene

3 Delaminations-Schicht

4 Deckschicht

5 erste Metallisierungsebene

6 Zunge

7 Freiraum

8 Vertiefung

9 Kontaktfläche

10 flexibler Bereich

15 Maske

20a Öffnung

20b Graben

25a Einlass

25b Auslass

30 elektronisches Bauelement

35 Kanal

40 Element

45 Kappe

50 Aussparung

55 elektronisches Bauteil

60 weitere Aussparungen