DE102015005690A1

DE102015005690A1 - Leiterbahnstruktur mit mindestens zwei übereinanderliegenden Leiterbahnen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterbahnstruktur

Info

Publication number: DE102015005690A1
Application number: DE102015005690.5A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Kurzeja; Frédéric Morgenthaler
Original assignee: Pretema GmbH
Current assignee: Linxens Holding SAS
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leiterbahnstruktur, insbesondere für einen Leadframe für eine Smartcard-Anwendung, die einen Träger (2) aus einem elektrisch isolierenden Material besitzt, auf dem mehrere Leiterbahnen (11, 21, 31) angeordnet sind, wobei mindestens eine Leiterbahn (11; 21) einer ersten Leiterbahn-Ebene (10; 20) und mindestens eine zweite Leiterbahn (21; 31) einer zweiten Leiterbahn-Ebene (20; 30) zugeordnet und von einem Isolator (6; 6') getrennt sind und diese beiden, verschiedenen Leiterbahn-Ebenen (10, 20; 20, 30) zugehörigen Leiterbahnen (11, 21; 31) sich an mindestens einer Stelle kreuzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leiterbahnstruktur (1) einen Durchbruch (3) aufweist, der sich zumindest von der ersten Leiterbahn (11; 21) ausgehend durch den zwischen ihr (11; 21) und der zweiten Leiterbahn (21; 31) liegenden Isolator (6; 6') hindurch zumindest zu der zweiten Leiterbahn (21; 31) erstreckt, und dass zumindest auf der Wandung (3') des Durchbruchs (3) eine Beschichtung aus elektrisch leitendem Material (4) zur Kontaktierung zumindest der ersten und der zweiten Leiterbahn (11, 21) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterbahnstruktur, insbesondere für einen Leadframe für eine Smartcard-Anwendung, die einen Träger aus einem elektrisch isolierenden Material besitzt, auf dem mehrere Leiterbahnen angeordnet sind, wobei mindestens eine Leiterbahn einer ersten Leiterbahn-Ebene und mindestens eine zweite Leiterbahn einer zweiten Leiterbahn-Ebene zugeordnet und von einem Isolator getrennt sind und diese beiden, verschiedenen Leiterbahn-Ebenen zugehörigen Leiterbahnen sich an mindestens einer Stelle kreuzen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterbahnstruktur und ein eine derartige Leiterbahnstruktur verwendendes elektronisches Bauteil.
Die vorgenannten Leiterbahnstrukturen sind allgemein bekannt und werden weitverbreitet zur Herstellung von elektronischen Bauteilen, insbesondere für Smartcard-Anwendungen verwendet. Auf einem Träger aus einem elektrisch isolierenden Material sind Leiterbahnen, die in einer ersten Leiterbahn-Ebene liegen, und weitere Leiterbahnen, die in einer zweiten Leiterbahn-Ebene liegen, angeordnet. Hierbei ist regelmäßig vorgesehen, dass zumindest zwei sich kreuzende Leiterbahnen zweier Leiterbahn-Ebenen, durch einen Isolator getrennt durch einen übereinander liegend angeordnet sind.
Dies ist z. B. auch bei einem beidseitig laminierten Träger der Fall, bei dem derartige Bahnen der ersten Leiterbahn-Ebene an einer Seite des Trägers und die weiteren Leiterbahnen der zweiten Leiterbahn-Ebene an der anderen Seite des isolierenden Trägers angeordnet sind. Um nun derartige Leiterbahnen, die durch den zwischen ihnen liegenden Isolator getrennt sind, elektrisch leitend zu verbinden, ist es bekannt, dass zumindest eine Leiterbahn der ersten Leiterbahn-Ebene mit mindestens einer weiteren Leiterbahn der zweiten Leiterbahn-Ebene durch einen Durchbruch im Träger oder einem sonstigen Isolator (ein sogenanntes Via) verbunden sind. Hierzu ist es bekannt, dass diese beiden Leiterbahnen durch eine mechanische Verprägung oder Verpressung miteinander verbunden werden. Eine derartige Vorgangsweise hat jedoch mehrere Nachteile. Zum einen wird das Material der Leiterbahnen bei dieser Art der Kontaktierung zweier verschiedenen Leiterbahn-Ebenen angehörenden Leiterbahnen mechanisch stark beansprucht. Es besteht die Gefahr einer Beschädigung der einzelnen Leiterbahnen und/oder des aus isolierendem Material gefertigten Trägers, was die Funktionsfähigkeit der gesamten Leiterbahnstruktur und damit diejenige eines diese Leiterbahnstruktur verwendenden elektronischen Bauteils beeinträchtigen kann. Die Umsetzung der vorgenannten Kontaktierung durch Verprägen/Verpressen ist auf sehr große Aspektverhältnisse in Bezug auf den Durchmesser der die beiden Leiterbahnen verbindenden Verbindungsstelle im Verhältnis zum Abstand der Leiterbahnen beschränkt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterbahnstruktur der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbindung übereinanderliegender Leiterbahnen vereinfacht wird. Auch soll ein Verfahren geschaffen werden, das eine einfache Herstellung einer derartigen Leiterbahnstruktur ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leiterbahnstruktur einen Durchbruch aufweist, der sich zumindest von der ersten Leiterbahn ausgehend durch den zwischen ihr und der zweiten Leiterbahn liegenden Isolator hindurch zumindest zu der zweiten Leiterbahn erstreckt, und dass zumindest auf die Wandung des Durchbruchs eine Beschichtung aus elektrisch leitendem Material zur Kontaktierung zumindest der ersten und der zweiten Leiterbahn vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen besitzen den Vorteil, dass zur elektrisch leitenden Verbindung zweier Leiterbahnen keine mechanische Verprägung oder Verpressung mehr erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Leiterbahnstruktur geschaffen, die sich wirtschaftlich herstellen lässt und bei der die Gefahr von Beschädigungen der Leiterbahnstruktur durch ein mechanischen Verprägen oder Verpressen zweier übereinander liegender Leiterbahnen zwecks ihrer Kontaktierung eliminiert oder zumindest reduziert ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Leiterbahn einer Leiterbahn-Ebene mittels einer entsprechenden Auftragstechnik gleichzeitig mit der Herstellung der Beschichtung des Durchbruchs ausgebildet wird. Eine derartige Maßnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Leiterbahn-Substruktur einer Leiterbahn Ebene örtlich begrenzt und/oder sehr fein strukturiert ist, da in einem derartigen Fall eine stanztechnische Herstellung der Leiterbahn-Substruktur dieser Leiterbahn-Ebene oftmals nicht oder nur unter großem zusätzlichem Aufwand möglich ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels.
In 1 ist nun schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer allgemein mit 1 bezeichneten Leiterbahnstruktur im Querschnitt dargestellt, welche einen Träger 2 aus einem elektrisch leitenden Material aufweist. Auf einer ersten Seite, hier: einer ersten Oberfläche 2' des Trägers 2, ist eine erste Leiterbahn-Ebene 10 angeordnet, die eine Anzahl von Leiterbahnen 11 besitzt. An der dieser ersten Oberfläche 2' gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 2'' des Trägers 2 ist eine zweite Leiterbahn-Ebene 20 vorgesehen, die eine Anzahl von Leiterbahnen 21 besitzt. Der Träger 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und bildet einen Isolator 6 zwischen den Leiterbahnen 11 und 21 aus. Er weist einen Durchbruch 3 – ein sogenanntes „Via” – auf, welcher dazu dient, übereinanderliegende Leiterbahnen, hier die Leiterbahnen 11 und 21, elektrisch leitend zu kontaktieren. Eine derartige Leiterbahnstruktur 1 ist bekannt und muss daher nicht mehr näher beschrieben werden.
Es ist nun vorgesehen, dass die Kontaktierung der beiden Leiterbahnen 11 und 21 dadurch erfolgt, dass zumindest eine Wandung 3' des Durchbruchs 3 des Trägers 2 mit einem elektrisch leitenden Material 4 beschichtet wird. Hierdurch wird eine elektrisch leitende Verbindung der zu kontaktierenden Leiterbahnen 11 und 21 ausgebildet. Wie der 1 zu entnehmen ist, wird bevorzugt, dass nicht nur die Wandung 3' des Durchbruchs 3 mit dem elektrisch leitenden Material 4 beschichtet wird, sondern dass vorgesehen ist, dass sich die Beschichtung aus dem elektrisch leitenden Material 4 auch über den durch den Durchbruch 3 freiliegenden Bereich 4a der Leiterbahn 11 oder zumindest eines Teils dieses Bereichs erstreckt. Hierdurch wird eine verbesserte Kontaktierung der beiden Leiterbahnen 11 und 21 erreicht als dies nur bei einer Beschichtung der Wandung 3' des Durchbruchs 3 erzielt wird. Als Beschichtung der Wandung 3' des Durchbruchs 3 eingesetzte leitfähige Materialen sind Lote, Lotpasten, Leitkleber, leitfähige Tinten oder Pulver, insbesondere durch Plasmaunterstützung aufgetragene Pulver, um nur einige Beispiele zu nennen, möglich.
Das Aufbringen der Beschichtung des elektrisch leitenden Materials kann hierbei nicht nur – wie vorstehend beschrieben – dadurch erfolgen, dass das elektrisch leitende Material 4 direkt und einschichtig aufgetragen ist. Es ist auch möglich, dass die Ausbildung der Beschichtung aus dem elektrisch leitenden Material 4 zwei- oder mehrstufig erfolgt, indem z. B. in einem ersten Schritt ein nicht-leitfähiges Material aufgebracht und in einem daran anschließenden nachfolgenden Verfahrensschritt auf diese Grundschicht die eigentliche, elektrisch leitende Beschichtung mit dem elektrisch leitenden Material 4 aufgebracht wird. Diese Vorgehensweise entspricht somit im Wesentlichen derjenigen, die bei sogenannten MID (Molded Interconect Devices) angewandt wird. Es ist daher also nicht erforderlich, dass die Beschichtung aus elektrisch leitendem Material 4 aus einer einzigen Schicht besteht. Vielmehr ist ein mehrschichtiger Aufbau, vorzugsweise mit einer elektrisch nicht-leitenden Grundschicht, möglich. Auf diese kann bei Bedarf noch ein Katalysator aufgebracht werden, der das Aufbringen des elektrisch leitenden Materials 4 erleichtert.
In vorteilhafter Art und Weise ist durch die beschriebenen Maßnahmen somit zur Verbindung dieser beiden Leiterbahnen 11 und 21 keine mechanische Verprägung oder Verpressung mehr erforderlich. Durch die beschriebene Vorgangsweise wird somit eine Leiterbahnstruktur 1 geschaffen, die sich wirtschaftlich herstellen lässt und bei der die Gefahr von Beschädigungen der Leiterbahnstruktur durch ein mechanisches Verprägen oder Verpressen zweier übereinanderliegender Leiterbahnen 11, 21 zwecks ihrer Kontaktierung eliminiert oder doch zumindest reduziert ist.
Vorzugsweise ist noch vorgesehen, dass – wie ebenfalls in 1 dargestellt – auf die Beschichtung aus leitfähigem Material 4 eine Platierung 5 aufgebracht wird.
Die 2 zeigt nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer Leiterbahnstruktur 1, wobei einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr weiter beschrieben werden. Ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, dass beim letztgenannten Ausführungsbeispiel ein mehrschichtiger Aufbau einer derartigen Leiterbahnstruktur 1 gezeigt ist. Die Leiterbahnstruktur 1 des zweiten Ausführungsbeispiels weist drei Leiterbahn-Ebenen 10, 20 und 30 mit Leiterbahnen 11, 21 und 31, welche jeweils durch einen Isolator getrennt sind. Der Isolator 6 zwischen den Leiterbahnen 11, 21 der ersten und der zweiten Leiterbahn-Ebene 10 und 20 ist – wie im ersten Ausführungsbeispiel – durch den Träger 2 aus isolierendem Material ausgebildet. Zwischen der zweiten Leiterbahn-Ebene 20 und der dritten Leiterbahn-Ebene 30 und folglich zwischen den Leiterbahnen 21 und 31 ist ein weiterer Isolator 6' angeordnet.
Der Durchbruch 3 erstreckt sich im hier gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel durch alle drei Leiterbahnen 11, 21 und 31 und somit den drei Leiterbahn-Ebenen 10, 20, 30 sowie durch die beiden Isolatoren 6 und 6', nämlich den als Isolator 6 fungierenden Träger 2 und den weiteren Isolator 6'. Durch das Aufbringen einer Beschichtung aus dem elektrisch leitenden Material 4 auf der Wandung 3' des Durchbruchs 3 werden wieder die Leiterbahnen 11, 21 und 31 elektrisch leitend verbunden.
Auch hier kann wieder vorgesehen sein, dass die Beschichtung aus elektrisch leitendem Material 4 – wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben – mehrschichtig ist, und dass auf der Beschichtung aus elektrisch leitendem Material 4 eine Platierung 5 vorgesehen ist, welche vorzugsweise galvanisch aufgebracht wird.
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, dessen Grundaufbau dem des zweiten Ausführungsbeispiel der 2 entspricht. Entsprechende Bauteile der beiden Ausführungsbeispiele werden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr erneut im Detail beschrieben. Der Unterschied zwischen dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel ist, dass zumindest eine Leiterbahn zumindest einer Leiterbahn-Ebene, hier die Leiterbahn 31 der dritten Leiterbahn-Ebene 30, mittels einer entsprechenden Auftragstechnik, z. B. mittels einer Drucktechnik (Aerosol-jet oder ink-jet) aufgetragen wurde. Eine derartige Maßnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn gleichzeitig mit der Herstellung dieser Leiterbahn 31 mittels einer Auftragetechnik auch die Beschichtung des Durchbruchs 3 ausgebildet wird. Wie aus 3 ersichtlich, gehen hier die Leiterbahn 31 sowie die Beschichtung der Wandung 3' des Durchbruchs 3 ineinander über, sowohl die Leiterbahn 31 als auch diese Beschichtung sind daher aus dem elektrisch leitenden Material 4 ausgebildet.
Auch hier ist es wiederum möglich, dass diese Beschichtung aus dem elektrisch leitenden Material 4 wie bei den beiden ersten beiden Ausführungsbeispielen mehrschichtig ausgebildet ist, und dass auf der Beschichtung eine Plattierung 5 vorgesehen ist.
Eine derartige Vorgangsweise ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leiterbahn-Substruktur einer Leiterbahn-Ebene örtlich begrenzt und/oder sehr fein strukturiert ist, da in einem derartigen Fall eine stanztechnische Herstellung der Leiterbahn-Substruktur dieser Leiterbahn-Ebene oftmals nicht oder nur mit großem zusätzlichen Aufwand – z. B. durch eine sehr aufwendige und unwirtschaftliche Ätztechnik – möglich ist. Diese Fertigungsstufen entfallen bei dem beschriebenen Verfahren, da sie gleichzeitig mit der elektrischen Kontaktierung der Leiterbahnen 11 und 21 erfolgen kann.

Claims

Leiterbahnstruktur, insbesondere für einen Leadframe für eine Smartcard-Anwendung, die einen Träger (2) aus einem elektrisch isolierenden Material besitzt, auf dem mehrere Leiterbahnen (11, 21, 31) angeordnet sind, wobei mindestens eine Leiterbahn (11; 21) einer ersten Leiterbahn-Ebene (10; 20) und mindestens eine zweite Leiterbahn (21; 31) einer zweiten Leiterbahn-Ebene (20; 30) zugeordnet und von einem Isolator (6; 6') getrennt sind und diese beiden, verschiedenen Leiterbahn-Ebenen (10, 20; 20, 30) zugehörigen Leiterbahnen (11, 21; 31) sich an mindestens einer Stelle kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) einen Durchbruch (3) aufweist, der sich zumindest von der ersten Leiterbahn (11; 21) ausgehend durch den zwischen ihr (11; 21) und der zweiten Leiterbahn (21; 31) liegenden Isolator (6; 6') hindurch zumindest zu der zweiten Leiterbahn (21; 31) erstreckt, und dass zumindest auf der Wandung (3') des Durchbruchs (3) eine Beschichtung aus elektrisch leitendem Material (4) zur Kontaktierung zumindest der ersten und der zweiten Leiterbahn (11, 21) vorgesehen ist.
Leiterbahnstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) mindestens eine dritte Leiterbahn (31) mindestens einer dritten Leiterbahn-Ebene (30) besitzt, dass der Durchbruch (3) zumindest drei durch den Isolator (6) und den weiteren Isolator (6') getrennte Leiterbahnen (11, 21, 31) durchsetzt, und dass die zumindest die Wandung (3') des Durchbruchs (3) zumindest teilweise bedeckende Beschichtung aus elektrisch leitendem Material (4) sich zumindest von der dritten Leiterbahn (31) der dritten Leiterbahn-Ebene (30) durch den weiteren Isolator (6') hindurch zumindest zu der darunter liegenden Leiterbahn (21) erstreckt.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (6) durch einen Bereich des Trägers (2) gebildet ist.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (3) in seiner axialen Richtung, insbesondere durch einen Träger (2) der Leiterbahnstruktur (1), eine Isolator (6; 6') und/oder eine Leiterbahn (11; 21), begrenzt ist, und dass die Beschichtung aus elektrisch leitendem Material (4) neben der Wandung (3') des Durchbruchs (3) auch auf einen derart ausgebildetem Boden des Durchbruchs (3) zumindest teilweise aufgebracht ist.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leiterbahn (31) mindestens einer Leiterbahn-Ebene (30) durch einen Auftrag des elektrisch leitenden Materials (4) ausgebildet ist.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Wandung (3') des Durchbruchs (3) mit elektrisch leitendem Material (4) durch eine Auftragstechnik ausgebildet ist.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus elektrisch leitendem Materials (4) mindestens zwei Schichten aufweist, und dass vorzugsweise eine Schicht dieser mehrschichtigen Beschichtung aus elektrisch leitendem Materials (4) eine Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden Material ist.
Leiterbahnstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch leitfähiges Material (4) zur Herstellung der Beschichtung des Durchbruchs (3) und/oder mindestens einer Leiterbahn (31) ein Lot, eine Lotpaste, ein Leitkleber, eine leitfähige Tinte oder ein leitfähiges Pulver, insbesondere ein durch Plasmaunterstützung aufgetragenes Pulver, ist.
Elektronisches Bauteil, welches eine Leiterbahnstruktur (1) aufweist, insbesondere ein Leadframe für eine Smartcard-Anwendung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (1) zumindest teilweise gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Leiterbahnstruktur (1), insbesondere für einen Leadframe einer Smartcard-Anwendung, wobei auf einem Träger (2) mindestens eine Leiterbahn (11; 21) einer ersten Leiterbahn-Ebene (10; 20) und mindestens eine Leiterbahn (21; 31) einer zweiten Leiterbahn-Ebene (20; 30) aufgebracht wird, wobei sich mindestens eine Leiterbahn (11; 21) einer ersten Leiterbahn-Ebene (10; 20) und mindestens eine Leiterbahn (21; 31) der zweiten Leiterbahn-Ebene (20; 30), von einem Isolator (6; 6') getrennt, kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass in die Leiterbahnstruktur (1) mindestens ein Durchbruch (3) eingebracht wird, der sich zwischen mindestens zwei Leiterbahnen (11, 21; 11, 21, 31) erstreckt, und dass zumindest auf die Wandung (3') des Durchbruchs (3) eine Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Material (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus dem elektrisch leitenden Material (4) einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, wobei vorzugsweise eine Schicht dieses mehrschichtigen Aufbaus aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet wird.