WO2005074337A1 - Elektronisches bauelement auf einem trägerelement - Google Patents

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WO2005074337A1
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Kurt Weiblen
Anton Doering
Thomas Haalboom
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on a device or a method for producing a device according to the preamble of the independent claims.
  • soldering paste in a thermal process, e.g. soldered onto a circuit board.
  • a solder joint disruption due to temperature changes can be observed over the lifetime of the component manufactured in this way. This creates fine cracks due to the thermal load in the soldering material or in the soldering paste, which can lead to the solder joint breaking.
  • solder joint breaks regularly represent a limitation of the life of such an electronic component.
  • the present invention describes a device with an electronic component and a carrier element, in particular a printed circuit board, or a method for producing such a device. It is provided that the electronic component and the carrier element have an electrical contact, this electrical contact being made via at least a first material. In addition, at least a first region made of a second material is provided between the electronic component and the carrier element, it being provided in particular that this second region functions as a spacer.
  • the essence of the invention is that the first and the second material have comparable mechanical behavior.
  • the use of a first area between the electronic component and the carrier element advantageously extends the life of the device consisting of the two aforementioned elements.
  • the use of materials which are at least comparable in mechanical properties for the electrical contacting and for the first area during production is advantageous, since this enables simple simultaneous processing during production. It is therefore possible to generate the first area without increasing the process time.
  • the first and / or the second material have temperature-dependent deformations.
  • the electronic component has at least partially mechanical contact with the carrier element, regardless of the electrical contact.
  • This mechanical contact advantageously takes place via the first region, it being provided in particular that the first region has at least one support point for the electronic component. Bending of the electronic component is prevented by such a support point, which can act as a spacer, for example.
  • a further electrical contact is made through the support point independently of the electrical contact between the electronic component and the carrier element.
  • the first region or the support point advantageously enables mechanical relief of the electrical contact.
  • a sealing ring is applied to the electronic component, which connects the electronic component to a housing, for example. It can be provided that this sealing ring is pressed onto the electronic component by means of a compressive force.
  • the configuration of the first region as a function of the pressure conditions which arise due to the pressing on of the sealing ring is particularly advantageous, since this transmits forces to the electrical one Contacting can be prevented or reduced. Such a reduction in the forces on a soldering point that produces the electrical contact reduces the risk or the susceptibility to a soldered joint disruption.
  • the configuration of the first area depending on the pressure conditions can take place differently. It is thus conceivable to adapt the number of first areas between the electronic component and the carrier element to the pressure conditions. Alternatively, however, the geometric configuration of each individual first area or the position of the at least one area below the electronic component can be varied in order to enable the best possible compensation of the compressive force and thus the mechanical contact to be relieved as far as possible.
  • the aging process of the electrical contact, in particular a solder joint can be significantly prevented or delayed by a suitable number and a suitable size of the first areas.
  • the size of the pressure force, the starting point of the pressure force on the electronic component and the direction of the pressure force can play a role.
  • the configuration of the first region as a soldering support point, as a support ball and / or as a soldering support bump is particularly advantageous, it also being possible for a plurality of first regions to be arranged below the electronic component.
  • the electronic component has a sensor element which, in particular, provides a measurement variable that is critical with respect to positional shifts. For this reason, provision can be made for the first region to reduce the positional displacement of the electronic component to a minimum due to external pressurization.
  • a sensor element can be provided which detects a pressure variable, an air mass variable, an oil state variable and / or a temperature variable.
  • solder connection which characterizes the first region, is applied to the carrier material before the electronic component is assembled, in particular together with the solder connections for the electrical contacting.
  • FIG. 1 a shows a structure of a device consisting of an electronic component and a carrier element.
  • Figures l b and c contain detailed representations that show a solder disruption on an electrical contact.
  • Figure 2 shows the mechanical relief of the electrical contacts according to the invention.
  • FIG. 3 shows an example of the use of support points on a pressure sensor.
  • the illustration in FIG. 4 shows an example of a possible configuration of a carrier element before the electronic component is assembled.
  • FIG. 1 A device consisting of an electronic component 110 (SMD; Surface Mount Devices) and a carrier element 100, as is known from the prior art, is shown in FIG.
  • the electronic component 110 has electrically conductive connections 120 which make electrical contact with the carrier element 100 by means of a solder joint 130.
  • the connections 120 are advantageously designed such that they enable positioning on the carrier element 100. This is typically accomplished through connectors 120 that are longer than the body of the electronic component 110. On the one hand, this enables the electronic component 1 10 to be positioned on the carrier element 100 via the connection feet and, on the other hand, prevents the bottom of the electronic component 1 10 from sitting on the carrier element 100. The result is an (air) gap 190 between electronic component 110 and carrier element 100.
  • solder joints 130 are exposed to frequent temperature changes in the course of time, coarsening or fine cracks may occur within the solder. In extreme cases, these cracks can even break the loosening point. Such a solder joint disruption frequently occurs at the end of the life of the device equipped with such a solder joint. If the electronic component 1 10 or the solder joint is additionally exposed to a mechanical load, the result is premature Disruption and thus a premature aging process of the solder joint 130. A corresponding mechanical load can be generated, for example, by a compressive force 150 which acts continuously or sporadically on the electronic component 110.
  • FIGS. 1b and 1c a solder joint disruption due to an external force 150 on the electronic component 110 is shown corresponding to the region 140. Since the component 110 can yield to the pressure force 150 through the gap 190, there is a mechanical load on the solder joint 130, which is shown in the form of a force decomposition in FIG. 1b. In addition to the vertical force component 160, the resulting force 180 on the connection 120 or on the solder joint 130 results in a horizontal force component 170, which connects the connection 120 to the outside, i.e. pushes away from the electronic component.
  • one or more support points 200 are therefore applied to the carrier element below the electronic component 110.
  • Such support points 200 allow the body of the electronic component 110 to follow the external force 150 only to a very limited extent. This results in a reduced resulting force 180, which acts on the connection 120 or the solder joint 130.
  • the horizontal force component 170 is also reduced or even prevented entirely by a suitable choice of the position of the support points 200.
  • the support points can be varied depending on the pressure or force ratios that act on the electronic component 110. Both the number, the position and the geometry of the individual support points can be varied.
  • a plurality of support points 200 are introduced between the electronic component 110 and the carrier element 100.
  • the force 150 can thus be divided into a plurality of partial forces 155.
  • FIG. 3 shows a special exemplary embodiment in which the electronic component 110 has an in particular micromechanical sensor element for pressure detection.
  • the electronic component 110 is suitable for detecting an air mass variable, an oil state variable and / or a temperature variable.
  • an opening 320 can be provided in a housing 3 10 through which the medium can come into contact with the sensor element in the electronic component 1 10.
  • a sealing ring 300 is applied to the electronic component 110, which is pressed by the housing 310 with a constant force 330 onto the electronic component 110.
  • the support points 200 can be attached under the electronic component 110 such that a horizontal force component of a resulting force is avoided.
  • the support points are implemented as solder points, solder bumps or solder balls.
  • This has the advantage that the support points 200 can be produced simultaneously with the solder points 130 in the manufacturing process. An increase in the process time through an additional, possibly complex process step is therefore not necessary.
  • solder as the material for the support points, there are only very low additional costs, which are mainly due to a low additional consumption of solder.
  • the support point or support ball and the solder points are made of the same material, they also have the same mechanical properties, which, for example, prevents unwanted distortion of the electronic component on the carrier element during the manufacture or operation of the device.
  • the support points extend the lifespan of the solder joints many times over, since the effects that would accelerate the aging process of the solder joints are switched off or delayed.
  • various contacting surfaces are prepared before the electronic component is mounted on the carrier element, to which the connections of the electronic component are later soldered.
  • a carrier element 400 is shown by way of example in FIG. 4.
  • Various contact surfaces 410, 420 and 430 can be seen, with the aid of which the electronic component on the surface of the Carrier element can be aligned.
  • the support points 440 are also applied simultaneously with the contacting areas before the electronic component is applied to the carrier element.
  • FIG. 4 shows only one possible configuration of the positioning of the support points. A triangular, pentagonal or other symmetrical or asymmetrical arrangement of the support points is also conceivable.
  • the support points are mounted directly on the rear side before mounting on the support element, i.e. the bottom of the electronic component can be applied.
  • the production of the support points from epoxy adhesive is also conceivable.
  • the configuration of the housing of the electronic component with standoff is also possible. However, the latter would lead to a new type of component that can only be realized in packaging production with a new production line.
  • standoffs it must also be taken into account that a suitable design must be selected so that the standoffs are not crushed by the temperature changes.
  • the electronic component in FIG. 2 does not rest on the support points from the outset.
  • the electronic component when a force is applied, the electronic component first has to overcome a small gap until it makes mechanical contact with the support point.
  • a gap must be overcome at least at one support point, whereas mechanical contact occurs at at least one other support point even without the application of force.

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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement (110) und einem Trägerelement, insbesondere einer Leiterplatte, bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass das elektronische Bauelement (110) und das Trägerelement eine elektrische Kontaktierung aufweist, wobei diese elektrische Kontaktierung über wenigstens ein erstes Material erfolgt. Weiterhin ist zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Trägerelement wenigstens ein erster Bereich aus einem zweiten Material (200) vorgesehen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass dieser zweite Bereich als Abstandshafter fungiert. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das erste und das zweite Material (200) ein vergleichbares mechanisches Verhalten aufweist.

Description

Elektronisches Bauelement auf einem Trägerelement
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung bzw. einem Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Elektronische Bauelemente (SMD; Surface Mount Devices) werden üblicherweise mit Hilfe von Lötpasten in einem thermischen Prozess auf ein Trägermaterial z.B. einer Leiterplatte aufgelötet. Über die Lebensdauer derartig hergestellter Bauelement kann eine Lötstellenzerrüttung aufgrund von Temperaturwechseln beobachtet werden. Dabei entstehen aufgrund der thermischen Belastung im Lötmaterial bzw. in der Lötpaste feine Risse, die bis zum Bruch der Lötstelle führen können. Solche Lötstellenbrüche stellen regelmäßig eine Beschränkung der Lebensdauer eines derartigen elektronischen Bauelements dar.
Vorteile der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement und einem Trägerelement, insbesondere einer Leiterplatte, bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass das elektronische Bauelement und das Trägerelement eine elektrische Kontaktierung aufweist, wobei diese elektrische Kontaktierung über wenigstens ein erstes Material erfolgt. Darüber hinaus ist zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Trägerelement wenigstens ein erster Bereich aus einem zweiten Material vorgesehen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass dieser zweite Bereich als Abstandshalter fungiert. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das erste und das zweite Material ein vergleichbares mechanisches Verhalten aufweist. Durch die Verwendung eines ersten Bereichs zwischen dem elektronischen Bauelements und dem Trägerelement wird vorteilhafterweise eine Lebensdauerverlängerung der Vorrichtung bestehend aus den beiden vorgenannten Elementen erreicht. Dabei ist die Verwendung von zumindest in ihren mechanischen Eigenschaften vergleichbaren Materialien für die elektrische Kontaktierung und den ersten Bereich bei der Fertigung vorteilhaft, da dadurch eine einfache gleichzeitige Verarbeitung bei der Fertigung ermöglicht wird. Somit ist eine Erzeugung des ersten Bereichs ohne Erhöhung der Prozesszeit möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen das erste und/oder das zweite Material temperaturabhängige Verformungen auf. Darüber hinaus kann optional vorgesehen sein, dass wenigstens eines der beiden Materialien eine Lotverbindung aufweist. Durch eine Verwendung von Lot für beide Materialien kann eine einfache Verarbeitung bei der Herstellung erreicht werden. Darüber hinaus entstehend durch die Verwendung von Lot nur sehr geringe Zusatzkosten.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das elektronische Bauelement unabhängig von der elektrischen Kontaktierung wenigstens teilweise einen mechanischen Kontakt zum Trägerelement auf. Dieser mechanische Kontakt erfolgt dabei vorteilhafterweise über den ersten Bereich, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich wenigstens eine Stützstelle für das elektronische Bauelement aufweist. Durch eine derartige Stützstelle, die beispielsweise als Abstandshalter fungieren kann, wird ein Durchbiegen des elektronischen Bauelements verhindert. Daneben ist jedoch optionale auch denkbar, dass durch die Stützstelle ein weiterer elektrischer Kontakt unabhängig von der elektrischen Kontaktierung zwischen elektronischem Bauelement und Trägerelement erfolgt. Ganz allgemein ist jedoch vorgesehen, dass durch den ersten Bereich bzw. die Stützstelle vorteilhafterweise eine mechanische Entlastung der elektrischen Kontaktierung ermöglicht wird.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird auf das elektronische Bauelement ein Dichtungsring aufgebracht, der das elektronische Bauelement beispielsweise mit einem Gehäuse verbindet. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser Dichtungsring mittels einer Druckkraft auf das elektronische Bauelement gedrückt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausgestaltung des ersten Bereichs in Abhängigkeit der Druckverhältnisse, die durch das Aufdrücken des Dichtungsrings entstehen, da dadurch eine Übertragung von Kräften auf die elektrische Kontaktierung verhindert bzw. reduziert werden kann. Eine derartige Reduzierung der Kräfte auf eine die elektrische Kontaktierung erzeugende Lötstelle vermindert das Risiko bzw. die Anfälligkeit gegenüber einer Lötstellenzerrüttung.
Die Ausgestaltung des ersten Bereichs in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen kann dabei unterschiedlich erfolgen. So ist denkbar, die Anzahl der ersten Bereiche zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Trägerelement den Druckverhältnissen anzupassen. Alternativ kann jedoch auch die geometrische Ausgestaltung jedes einzelnen ersten Bereichs oder die Position des wenigstens einen Bereichs unterhalb des elektronischen Bauelements variiert werden, um eine möglichst gute Kompensation der Druckkraft und somit eine weitestgehende mechanische Entlastung der elektrischen Kontaktierung zu ermöglichen. Durch eine geeignete Zahl sowie einer geeigneten Größe der ersten Bereiche kann der Alterungsprozess der elektrischen Kontaktierung, insbesondere einer Lötstelle, maßgeblich verhindert bzw. verzögert werden. Bei der Berücksichtigung der Druckverhältnisse können dabei insbesondere die Größe der Druckkraft, der Ansatzpunkt der Druckkraft auf das elektronische Bauelement und die Richtung der Druckkraft eine Rolle spielen.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung des ersten Bereichs als Lötstützstelle, als Stützball und/oder als Lötstützbump, wobei selbstverständlich auch mehrere erste Bereiche unterhalb des elektronischen Bauelements angeordnet sein können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das elektronische Bauelement ein Sensorelement auf, welches insbesondere eine gegenüber Lageverschiebungen kritische Messgröße liefert. Aus diesem Grund kann vorgesehen sein, dass durch den ersten Bereich die Lageverschiebung des elektronischen Bauelement aufgrund äußerer Druckbeaufschlagung auf ein Minimum reduziert wird. Allgemein kann ein Sensorelement vorgesehen sein, welches eine Druckgröße, eine Luftmassengröße, eine Ölzustandsgröße und/oder eine Temperaturgröße erfasst.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Lötverbindung, welche den ersten Bereich charakterisiert, vor der Montage des elektronischen Bauelements, insbesondere gemeinsam mit den Lötverbindungen für die elektrische Kontaktierung, auf dem Trägermaterial aufgebracht wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnungen
In der Figur la ist ein Aufbau einer Vorrichtung bestehend aus einem elektronischen Bauelement und einem Trägerelement gezeigt. Die Figuren l b und c enthalten Detaildarstellungen, die eine Lötzerrüttung an einer elektrischen Kontaktierung aufzeigen. Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße mechanische Entlastung der elektrischen Kontaktierungen. In Figur 3 ist beispielhaft an einem Drucksensor der erfindungsgemäße Einsatz von Stützstellen dargestellt. Mit der Abbildung in Figur 4 wird beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung eines Trägerelements vor der Montage des elektronischen Bauelements gezeigt.
Ausführungsbeispiel
Eine Vorrichtung bestehend aus einem elektronischen Bauelement 1 10 (SMD; Surface Mount Devices) und einem Trägerelement 100, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in Figur la dargestellt. Dabei weist das elektronische Bauelement 1 10 elektrisch leitfähige Anschlüsse 120 auf, die mittels einer Lötstelle 130 eine elektrische Kontaktierung mit dem Trägerelement 100 herstellen. Vorteilhafterweise sind die Anschlüsse 120 derart gestaltet, dass sie eine Positionierung auf dem Trägerelement 100 ermöglichen. Dies wird typischerweise durch Anschlüsse 120 erreicht, die länger als der Körper des elektronischen Bauelements 1 10 sind. Dadurch wird einerseits eine Positionierung des elektronischen Bauelement 1 10 auf dem Trägerelement 100 über die Anschlussfüße ermöglicht und andererseits verhindert, dass der Boden des elektronischen Bauelements 1 10 auf dem Trägerelement 100 aufsitzt. Das Resultat ist ein (Luft-)Spalt 190 zwischen elektronischem Bauelement 1 10 und dem Trägerelement 100.
Werden die Lötstellen 130 im Zeitverlauf häufigen Temperaturwechseln ausgesetzt, so kann es innerhalb des Lots zu einer Komvergröberung bzw. zur Bildung von feinen Rissen kommen. Diese Risse können im Extremfall sogar zu einem Bruch der Löststelle führen. Eine derartige Lötstellenzerrüttung tritt dabei häufig zum Lebensende der mit einer solchen Lötstelle ausgestatteten Vorrichtung auf. Wird das elektronischen Bauelement 1 10 bzw. die Lötstelle zusätzlich noch einer mechanischen Belastung ausgesetzt, kommt es zu einer frühzeitigen Zerrüttung und damit zu einem vorgezogenen Alterungsprozess der Lötstelle 130. Eine entsprechende mechanische Belastung kann beispielsweise durch eine Druckkraft 150 erzeugt werden, die kontinuierlich oder sporadisch auf das elektronische Bauelement 1 10 wirkt.
In den Figuren lb und lc ist entsprechend des Bereichs 140 eine Lötstellenzerrüttung aufgrund einer äußeren Krafteinwirkung 150 auf das elektronische Bauelement 110 dargestellt. Da das Bauelement 1 10 durch den Spalt 190 der Druckkraft 150 nachgeben kann, kommt es zu einer mechanischen Belastung der Lötstelle 130, die in Form einer Kräftezerlegung in Figur l b dargestellt ist. Neben der vertikalen Kraftkomponenten 160 ergibt sich aus der resultierenden Kraft 180 auf den Anschluss 120 bzw. auf die Lötstelle 130 eine horizontale Kraftkomponenten 170, die den Anschluss 120 nach außen, d.h. vom elektronischen Bauelement weg drückt. Durch die bereits geschilderten Kornvergröberungen im Lötmaterial der Lötstelle 130 kommt es zur Rissbildung und schlussendlich zum Bruch der Lötstelle 130 in eine oder mehrere Bruchstücke 132 bzw. 134, wie es in Figur lc dargestellt ist. Simultan mit dem Bruch der Lötstelle 130 wird die elektrische Kontaktierung zwischen elektronischem Bauelement 1 10 und Trägerelement 100 zerstört. Aus diesem Grund besagt eine goldene Regel der Löttechnik von SMD-Bauelementen, dass auf die Lötstellen kein Druck bzw. keine Kraft ausgeübt werden sollte.
Zur Verhinderung einer vorzeitigen Lötstellenzerrüttung werden deshalb erfindungsgemäß unterhalb des elektronischen Bauelements 1 10 eine oder mehrere Stützstellen 200 auf das Trägerelement aufgebracht. Durch derartige Stützstellen 200 kann der Körper des elektronischen Bauelements 110 der äußeren Kraft 150 nur noch sehr eingeschränkt folgen. Dies resultiert in einer verminderten resultierenden Kraft 180, die auf den Anschluss 120 bzw. die Lötstelle 130 wirkt. Somit wird ebenfalls die horizontale Kraftkomponente 170 verringert bzw. durch eine geeignete Wahl der Position der Stützstellen 200 sogar ganz verhindert.
Allgemein können die Stützstellen in Abhängigkeit von den Druck- bzw. Kraftverhältnissen, die auf das elektronische Bauelement 1 10 wirken variiert werden. Dabei kann sowohl die Anzahl, die Position aber auch die Geometrie der einzelnen Stützstellen variiert werden. Vorteilhafterweise werden mehrere Stützstellen 200 zwischen dem elektronischen Bauelement 1 10 und dem Trägerelement 100 eingebracht. Somit kann die Kraft 150 auf mehrere Teilkräfte 155 aufgeteilt werden. In Figur 3 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das elektronische Bauelement 1 10 ein insbesondere mikromechanisches Sensorelement zur Druckerfassung aufweist. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass das elektronische Bauelement 1 10 dazu geeignet ist, eine Luftmassengröße, eine Ölzustandsgröße und/oder eine Temperaturgröße zu erfassen. Da das Sensorelement zur Druckerfassung mit dem Umgebungsmedium in Kontakt gebracht werden muss, kann eine Öffnung 320 in einem Gehäuse 3 10 vorgesehen sein, durch die das Medium mit dem Sensorelement in dem elektronischen Bauelement 1 10 in Kontakt kommen kann. Vorteilhafterweise wird dabei auf das elektronische Bauelement 1 10 ein Dichtungsring 300 aufgebracht, welcher durch das Gehäuse 310 mit einer konstanten Kraft 330 auf das elektronische Bauelement 1 10 gedrückt wird. Zur Kompensation dieser Kraft 330 können die Stützstellen 200 derart unter dem elektronischen Bauelement 110 angebracht werden, dass eine horizontale Kraftkomponente einer resultierenden Kraft vermieden wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Stützstellen als Lötstellen, Lötbumps oder Lötballs realisiert. Dies hat den Vorteil, dass die Stützstellen 200 gleichzeitig mit den Lötstellen 130 im Herstellungsprozess gefertigt werden können. Eine Erhöhung der Prozesszeit durch einen zusätzlichen, evtl. aufwendigen Prozessschritt ist somit nicht nötig. Darüber hinaus entstehen bei der Verwendung von Lot als Material für die Stützstellen nur sehr geringe Zusatzkosten, die vorwiegend durch einen geringen Mehrverbrauch an Lot bedingt werden. Da die Stützstelle bzw. Stützballs und die Lötstellen aus dem gleichen Material bestehen, weisen sie ebenfalls die gleichen mechanischen Eigenschaften auf, wodurch beispielsweise eine ungewollte Verspannung des elektronischen Bauelements auf dem Trägerelement während der Herstellung oder dem Betrieb der Vorrichtung verhindert wird. Darüber hinaus verlängern die Stützstellen die Lebensdauer der Lötstellen um ein Vielfaches, da die Effekte, die den Alterungsprozess der Lötstellen beschleunigen würden ausgeschaltet bzw. verzögert werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden vor der Montage des elektronischen Bauelements auf dem Trägerelement verschiedene Kontaktierungsflächen vorbereitet, an denen später die Anschlüsse des elektronischen Bauelements verlötet werden. Ein derartiges Trägerelement 400 ist beispielhaft in Figur 4 dargestellt. Dabei sind verschiedene Kontaktierungsflächen 410, 420 und 430 zu erkennen, mit deren Hilfe das elektronische Bauelement auf der Oberfläche des Trägerelements ausgerichtet werden kann. Um einen effizienten Herstellungsprozess zu ermöglichen, werden gleichzeitig mit den Kontaktierungsflächen auch die Stützstellen 440 aufgebracht, bevor das elektronische Bauelement auf das Trägerelement aufgebracht wird. Die Figur 4 stellt dabei nur eine mögliche Ausgestaltung der Positionierung der Stützstellen dar. Ebenso denkbar ist eine dreieckige, fünfeckige bzw. sonstige symmetrische oder unsymmetrische Annordung der Stützstellen.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Stützstellen vor der Montage auf dem Trägerelement direkt auf die Rückseite d.h. den Boden des elektronischen Bauelements aufgebracht werden kann.
Neben der geschilderten Verwendung von Lot als Stützstellenmaterial ist auch die Herstellung der Stützstellen aus Epoxidklebstoff denkbar. Darüber hinaus ist auch die Ausgestaltung des Gehäuses des elektronischen Bauelements mit Standoffs möglich. Letzteres würde jedoch zu einer neuen Bauteiltype führen, die in der Packagingfertigung nur durch eine neue Fertigungslinie realisiert werden kann. Bei der Verwendung von Standoffs muss weiterhin berücksichtigt werden, dass eine geeignete Auslegung gewählt werden muss, damit die Standoffs nicht über die Temperaturwechsel zerdrückt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das elektronische Bauelement in Figur 2 nicht von vorneherein auf den Stützstellen aufliegt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das elektronische Bauelement bei einer Kraftbeaufschlagung zunächst noch einen kleinen Spalt bis zum mechanischen Kontakt mit der Stützstelle zu überwinden hat. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens bei einer Stützstelle ein Spalt überwunden werden muss, wohingegen bei wenigstens einer anderen Stützstelle auch ohne Kraftbeaufschlagung ein mechanischer Kontakt auftritt.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung mit einem elektronischen Bauelement (1 10) und einem Trägerelement (100), insbesondere einer Leiterplatte, wobei das elektronische Bauelement ( 1 10) und das Trägerelement ( 100) eine elektrische Kontaktierung (130) mittels wenigstens eines ersten Materials aufweist und zwischen dem elektronischen Bauelement (1 10) und dem Trägerelement (100) wenigstens ein erster Bereich (200) aus einem zweiten Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein mechanisches Verhalten aufweist, welches weitestgehend dem ersten Material entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Material eine temperaturabhängige Verformung und/oder eine Lotverbindung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement ( 1 10) unabhängig von der elektrischen Kontaktierung ( 130) wenigstens teilweise über den ersten Bereich (200) einen mechanischen Kontakt zum Trägerelement (100) aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (200) wenigstens eine Stützstelle (200) für das elektronische Bauelement (1 10) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (200) die elektrische Kontaktierung mechanisch entlastet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (200) wenigstens eine Stützstelle (200) oder einen Stützball aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das elektronische Bauelement (1 10) ein Dichtungsring (300) aufgebracht ist, wobei der Dichtungsring (300) unter einer Druckkraft (330) auf dem elektronischen Bauelement (1 10) gehalten wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (200) in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen ausgestaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen die Anzahl der ersten Bereiche, und/oder die geometrische Ausgestaltung der ersten Bereiche und/oder die Position der ersten Bereiche zwischen dem elektronischen Bauelement (1 10) und dem Trägerelement (100) vorgegeben ist, wobei insbesondere als Druckverhältnisse die Druckkraft, den Ansatzpunkt der Druckkraft und die Richtung der Druckkraft vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (1 10) ein Sensorelement aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Sensorelement eine Druckgröße, eine Luftmassengröße, eine Ölzustandsgröße und/oder eine Temperaturgröße erfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des elektronischen Bauelements (1 10) mehrere Lötverbindungen als Lötstützbumps angeordnet sind.
9. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem elektronischen Bauelement ( 1 10) und einem Trägerelement (100), insbesondere einer Leiterplatte, wobei zwischen dem elektronischen Bauelement (110) und dem Trägerelement (100) mittels wenigstens eines ersten Materials eine elektrische Kontaktierung (130) hergestellt wird und zwischen dem elektronischen Bauelement (110) und dem Trägerelement (100) wenigstens ein erster Bereich (200) aus einem zweiten Material hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein mechanisches Verhalten aufweist, welches weitestgehend dem ersten Material entspricht.
1 O.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Material eine temperaturabhängige Verformung und/oder eine Lotverbindung aufweist.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauelement (1 10) unabhängig von der elektrischen Kontaktierung (130) über wenigstens einen Teil des ersten Bereichs (200) einen mechanischen Kontakt zum Trägerelement (100) aufweist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (200) wenigstens eine Stützstelle (200) für das elektronische Bauelement (1 10) aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (200) die elektrische Kontaktierung (130) mechanisch entlastet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der erste Bereich (200) wenigstens eine Stützstelle (200) oder einen Stützball aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das elektronische Bauelement (1 10) ein Dichtungsring (300) aufgebracht wird, wobei der Dichtungsring (300) unter einer Druckkraft (330) auf dem elektronischen Bauelement (1 10) gehalten wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Ausgestaltung des ersten Bereichs (200) in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen vorgebbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen die Anzahl der ersten Bereiche, und/oder die geometrische Ausgestaltung der ersten Bereiche und/oder die Position der ersten Bereiche zwischen dem elektronischen Bauelement (1 10) und dem Trägerelement (100) vorgebbar ist, wobei insbesondere als Druckverhältnisse die Druckkraft, den Ansatzpunkt der Druckkraft und die Richtung der Druckkraft vorgesehen sind.
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindung im ersten Bereich (200) vor der Montage des elektronischen Bauelements (110) auf dem Trägermaterial (100) aufgebracht wird.
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