WO2012048997A1 - Elektronisches bauteil - Google Patents

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WO2012048997A1
WO2012048997A1 PCT/EP2011/066342 EP2011066342W WO2012048997A1 WO 2012048997 A1 WO2012048997 A1 WO 2012048997A1 EP 2011066342 W EP2011066342 W EP 2011066342W WO 2012048997 A1 WO2012048997 A1 WO 2012048997A1
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electronic component
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contact region
contact
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PCT/EP2011/066342
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Uwe Hansen
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01L2924/181—Encapsulation

Definitions

  • the invention relates to an electronic component having a substrate. On at least one surface of the substrate contact areas are formed, by means of which the electronic component can be contacted in a simple manner with, for example, a circuit substrate.
  • Electronic components of the aforementioned construction typically have a single-layer or multi-layer substrate, on the bottom surface of which contact regions for contacting the component are formed on a circuit carrier.
  • the contact regions are formed, for example, as flat metallized surfaces ("lands") and / or can have solder balls ("balls").
  • one or more semiconductor devices may be arranged, which are electrically connected via vias in the substrate with the contact areas on the bottom surface of the substrate.
  • the semiconductor components are encapsulated with a molding compound or covered by a lid.
  • Such components are also known as so-called LGA ("Land Grid Array”) or BGA ("Ball Grid Array”) housing.
  • LGA Land Grid Array
  • BGA Ball Grid Array
  • the advantages of such an electronic component are its small size and low manufacturing costs.
  • it can be contacted on a circuit board to save space, since no lateral connection legs are needed.
  • For contacting the electronic component can be easily placed on a circuit board.
  • the electrical contact between the electronic component and the circuit carrier is over between the contact regions of the substrate and the corresponding mating contacts on the circuit substrate, for example, by soldering or gluing.
  • the materials from which the substrate of the electronic component and the circuit board on which the electronic component is contacted generally have different thermal expansion coefficients. This results in the problem that under thermal stress mechanical stresses, such as tensile or shear loads occur at the contact points between the contact regions of the substrate and the corresponding mating contacts on the circuit substrate. In extreme cases, this can lead to disruption of the contact points. Furthermore, the resulting mechanical act
  • Contact area is connected to at least one spring element.
  • the at least one spring element is formed in the substrate.
  • connection of the contact region to the substrate via a spring element causes mechanical stresses caused, for example, by the different thermal expansion coefficients of the substrate and of a circuit carrier on which the electronic component is contacted, to be compensated by the spring element. A disruption of the respective contact point and mechanical loads on the electronic component are thus avoided.
  • the spring element according to the invention is formed in the substrate, and is movable relative to the substrate.
  • the spring constant and thus the on the Contact area acting forces depend on the substrate material and the geometry of the spring element.
  • the spring element is preferably designed as a freely movable web in the substrate.
  • the contact region can be formed on the spring element.
  • the spring element preferably at a free end, on an area which is provided with a metallic coating, a solder ball, or the like, and thus forms the contact area.
  • one contact area is multiple
  • At least one spring element is formed meander-shaped. Shearing forces cause in this embodiment an expansion or compression of the spring element. This ensures optimum relief of the contact area.
  • a conductor track is arranged on at least one spring element, wherein the conductor track is electrically conductively connected to the contact region.
  • the conductor path preferably connects the contact region with a
  • At least one recess is formed in the substrate.
  • the recess surrounds one or more contact areas.
  • the contact region is arranged on or in connection with at least one web formed in the substrate. The web connects the contact area with a portion of the substrate that supports the
  • the contour of the web is determined by the shape of the recess.
  • the recess forms a free space around the respective contact region and around the spring element connected to the contact region, so that the contact region is freely movable relative to the substrate.
  • the spring element can thus compensate for forces acting on the contact area.
  • the bridge preferably has a mean width, which is small is compared to the extent of the recess. This results in a small spring constant and thus a high relative mobility of
  • the recess is preferably designed so that it is completely surrounded by the substrate, so in particular is not formed as an incision on the edge of the substrate. This preserves the mechanical stability of the substrate.
  • the recess can be introduced, for example, by machining with a laser, by milling or punching in the substrate.
  • the recesses are arranged so that in each case two of the recesses are separated from each other by at least one web which is freely movable in the substrate.
  • the web acts as a spring element according to the invention and is connected to at least one contact region on the substrate.
  • the web has a width that is essentially determined by the distance of the respective recesses.
  • Manufacturing costs can be formed.
  • the substrate of the electronic component can be constructed in multiple layers.
  • the contact regions are preferably formed on the lowest layer (bottom surface of the electronic component).
  • the other layers contain, for example, plated-through holes and / or printed conductors.
  • On the topmost position are one or more
  • the spring element according to the invention is preferably formed in the lowermost layer of the substrate.
  • the described recess can also be formed only in the lowermost layer of the substrate. It is also conceivable to form the spring element or the recess in several or all layers of the substrate.
  • Figure lb shows in plan view the surface of a substrate of an electronic component according to the prior art
  • Figure 2 is a perspective view of a detail of an electronic component according to a first embodiment of the invention
  • Figure 3 shows in plan view the surface of the substrate of an electronic component according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows in plan view a section of the surface of a substrate of an electronic component according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a plan view of a section of the surface of a substrate of an electronic component according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a conventional electronic component 1 is shown in LGA design.
  • Figure la shows schematically a section through the component 1.
  • the component has a substrate 10, on the surface 20 a plurality
  • Contact areas 30 are arranged.
  • the contact regions 30 are formed as electrically conductive surfaces which are suitable to be contacted, for example by soldering.
  • the contact areas 30 are circular. Likewise, however, are also oval, rectangular, or others
  • Embodiments of the contact areas 30 conceivable. Likewise, an embodiment in BGA design is conceivable in which the contact regions 30 are provided with solder balls.
  • the contact regions 30 are connected via interconnects 40 with plated-through holes 50.
  • the vias 50 extend substantially vertically through the substrate 10.
  • semiconductor devices 100 such as a Semiconductor chip, contacted and communicate with the vias 50.
  • the surface 24 is covered with a cover, for example a molding compound 110.
  • the molding compound 110 encloses the semiconductor component 100 on the surface 24.
  • a preformed lid made of metal or plastic can be used as a cover.
  • the cover can be used to shield the chip electromagnetically, for example by an electrically conductive coating is applied to the surface of the molding compound 110 and a lid.
  • the surface 20 (bottom surface) of the substrate 10 is shown in plan view. With the contact regions 30 on the surface 20 of the substrate 10, the electronic component 1 can be contacted on an external circuit carrier, for example a printed circuit board.
  • an external circuit carrier for example a printed circuit board.
  • FIG. 2 shows an inventive electronic component 1 is shown in perspective according to an embodiment of the invention.
  • the structure essentially corresponds to the component shown in FIG.
  • the same elements are provided with the same reference numerals.
  • the component 1 according to the invention has a substrate 10, in which spring elements 35 are formed, which can compensate for forces acting on the contact regions 30. For clarity, only two contact areas 30 are shown here.
  • Spring elements 35 are formed in the substrate 10, more specifically in the surface 20 of the substrate 10.
  • the substrate 10 has two recesses 22.
  • Each of the recesses 22 in each case surrounds a contact region 30.
  • the recesses 22 are completely surrounded by the substrate 10.
  • a web 33 which is formed from the substrate and at the free, widened end in each case a contact region 30 is formed, projects into each of the recesses 22.
  • the web 33 is movable and acts as a spring element according to the invention 35. It allows that mechanical stresses are compensated, the for example, by the different thermal
  • Circuit carrier on which the electronic component 1 is contacted may arise in the region of the contact region 30.
  • the substrate 10 is made up of several layers, it is possible that the recesses 22 and thus the webs 33 only in some or only in one, the
  • the webs 33 may be formed flush with the surface 20 of the substrate, or recessed or elevated relative to this surface.
  • the electronic component 1 according to the invention can be contacted in a known manner by soldering the contact regions 30 on a circuit carrier, not shown.
  • solder joints for example, solder balls may be provided on the contact areas 30.
  • the electronic component 1 can be placed on the circuit carrier. The contacting then takes place, for example, in a reflow soldering process. Others too
  • Circuit carriers are caused, such as train and
  • FIG. 3 shows an electronic component 1 according to a second embodiment of the invention in plan view.
  • the structure essentially corresponds to the component shown in FIG. Same elements are the same
  • the substrate 10 also two recesses 22.
  • the recesses 22 are completely surrounded or framed by the substrate 10.
  • Each of the recesses 22 surrounds a group of four contact areas 30. Such a configuration is particularly advantageous when there are many, closely adjacent contact areas.
  • the freely movable webs 33 which protrude into the recesses 22 are formed meander-shaped in this embodiment and act as
  • the webs each have at their free end a widened, substantially circular area, on each of which a contact region 30 in the form of a metallized surface or a solder ball is arranged.
  • the meander structure of the spring element 35 in this embodiment allows a mobility of the contact region 30 both in the plane parallel to the surface 20 of the substrate 10 and to a limited extent perpendicular to
  • Meander-shaped spring elements 35 can be compensated.
  • Figure 4 shows schematically a third embodiment of a
  • inventive electronic component 1 in plan view.
  • two contact regions 30 are formed on the surface 20 of a substrate 10. Every side
  • Contact area 30 are each two in plan view substantially U-shaped recesses 125 and 125 'formed in the substrate.
  • the recesses 125 and 125 ' are slot-like, ie narrow in comparison to the extent of the contact region 30, executed.
  • the recesses 125 and 125 ' are arranged so that their respective legs face each other and are separated from each other by two webs 133 and 133' in the substrate.
  • the recesses 125 and 125 ' may be continuous or, in the case where the substrate 10 has multiple layers, may be implemented in only one or several layers of the substrate.
  • a certain mobility of the region 138 of the substrate 10 bordered by the recesses 125 and 125' relative to the substrate 10 is achieved.
  • the webs 133 and 133 ' act together with the area 138 as a spring element 135. Mechanical stresses acting on the contact area 30 cause an elastic deformation of the webs 133, 133' and can thus be compensated to a certain extent.
  • a conductor 40 extends on one of the webs 133 and establishes an electrical connection between the contact region 30 and a plated-through hole 50.
  • Recesses 125 and 125 ' which can be introduced as grooves or slots in the substrate 10. Since the recesses 125 and 125 'have a small width in comparison to the dimensions of the substrate 10, the mechanical stability of the substrate 10 or the layers of the substrate in which the recesses 125 and 125' are formed, is not impaired.
  • FIG. 5 one of the embodiments shown in FIG. 4 is very similar
  • a respective contact region 30 is surrounded by three narrow recesses 225, 225 'and 225 "formed in the form of rectilinear slots or gaps in relation to the expansions of the contact region 30.
  • the recesses 225, 225' and 225" are arranged in such a way that that they essentially form a triangle around the contact area 30.
  • Webs 233, 233 'and 233 are formed in the substrate at the respective corners, together with the region 238 surrounded by the recesses 225, 225' and 225", a spring element 235 is thus formed. Due to the symmetrical arrangement of the recesses 225, 225 'and 225 ", a uniform compensation of shear forces parallel to the surface 20 can take place.

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Abstract

Es wird ein elektronisches Bauteil (1) mit einem Substrat (10) vorgeschlagen, bei dem mindestens ein auf einer Oberfläche (20) des Substrates (10) angeordneter Kontaktbereich (30) mit mindestens einem Federelement (35) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Federelement (35) in dem Substrat (10) ausgebildet. Die Anbindung des Kontaktbereichs (30) an das Substrat (10) über ein Federelement (35) erlaubt eine relative Bewegung von Kontaktbereich (30) und Substrat (10). Damit können im Betrieb des elektronischen Bauteils (1) mechanische Spannungen, die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats (10) und eines Schaltungsträgers auf dem das elektronische Bauteil (1) kontaktiert ist, ausgeglichen werden. Eine Zerrüttung der jeweiligen Kontaktstelle sowie mechanische Belastungen des elektronischen Bauteils (1) werden somit vermieden.

Description

Beschreibung Titel
Elektronisches Bauteil
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil, das ein Substrat aufweist. Auf mindestens einer Oberfläche des Substrates sind Kontaktbereiche ausgebildet, mittels derer das elektronische Bauteil in einfacher Weise mit beispielsweise einem Schaltungsträger kontaktiert werden kann.
Stand der Technik
Derartige Bauteile sind beispielsweise in der DE 4324479 AI beschrieben. Elektronische Bauteile der eingangs genannten Bauweise weisen typischerweise ein ein- oder mehrlagiges Substrat auf, auf dessen Bodenfläche Kontaktbereiche zum Kontaktieren des Bauteils auf einem Schaltungsträger ausgebildet sind. Die Kontaktbereiche sind beispielsweise als flache metallisierte Flächen ausgebildet („Lands") und /oder können Lotkugeln („Balls") aufweisen. Auf der der
Bodenfläche gegenüberliegenden Fläche des Substrats können ein oder mehrere Halbleiterbauelemente angeordnet sein, die über Durchkontaktierungen in dem Substrat mit den Kontaktbereichen auf der Bodenfläche des Substrats elektrisch verbunden sind. Üblicherweise werden die Halbleiterbauelemente mit einer Moldmasse umgössen oder durch einen Deckel abgedeckt. Derartige Bauteile sind auch als sogenannte LGA („Land-Grid-Array") oder BGA („Ball Grid Array") Gehäuse bekannt. Die Vorteile eines solchen elektronischen Bauteils liegen in seiner geringen Größe und niedrigen Herstellungskosten. Außerdem kann es platzsparend auf einem Schaltungsträger kontaktiert werden, da keine seitlichen Anschlussbeine benötigt werden. Zur Kontaktierung kann das elektronische Bauteil in einfacher Weise auf einen Schaltungsträger aufgesetzt werden. Der elektrische Kontakt zwischen dem elektronischen Bauteil und dem Schaltungsträger wird über zwischen den Kontaktbereichen des Substrats und den entsprechenden Gegenkontakten auf dem Schaltungsträger beispielsweise durch Löten oder Kleben hergestellt.
Die Materialien, aus denen das Substrat des elektronischen Bauteils und der Schaltungsträger auf den das elektronische Bauelement kontaktiert ist bestehen, weisen in der Regel unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Dadurch ergibt sich das Problem, dass bei thermischer Belastung mechanische Spannungen, wie Zug- oder Scherbelastungen, an den Kontaktstellen zwischen den Kontaktbereichen des Substrats und den entsprechenden Gegenkontakten auf dem Schaltungsträger auftreten. Im Extremfall kann dies zur Zerrüttung der Kontaktstellen führen. Weiterhin wirken die entstehenden mechanischen
Spannungen über das Substrat auf die Halbleiterbauelemente im Inneren des elektronischen Bauteils und können deren Betrieb beeinträchtigen; durch die temperaturabhängigen mechanischen Belastungen können sich beispielsweise Kennlinien der Halbleiterbauelemente verschieben.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein elektronisches Bauteil mit einem Substrat vorgeschlagen, bei dem mindestens ein auf einer Oberfläche des Substrates angeordneter
Kontaktbereich mit mindestens einem Federelement verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Federelement in dem Substrat ausgebildet.
Die Anbindung des Kontaktbereichs an das Substrat über ein Federelement bewirkt, dass mechanische Spannungen, die beispielsweise durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrats und eines Schaltungsträgers auf dem das elektronische Bauteil kontaktiert ist, verursacht werden, durch das Federelement kompensiert werden. Eine Zerrüttung der jeweiligen Kontaktstelle sowie mechanische Belastungen des elektronischen Bauteils werden somit vermieden.
Das Federelement ist erfindungsgemäß in dem Substrat ausgebildet, und ist relativ zu dem Substrat beweglich. Die Federkonstante und damit die auf den Kontaktbereich wirkenden Kräfte hängen vom Substratmaterial sowie der Geometrie des Federelements ab.
Das Federelement ist bevorzugt als frei beweglicher Steg in dem Substrat ausgebildet. Der Kontaktbereich kann dabei auf dem Federelement ausgebildet sein. Dazu weist das Federelement, bevorzugt an einem freien Ende, einen Bereich auf, der mit einer metallischen Beschichtung, einer Lötkugel, oder ähnlichem versehen ist, und damit den Kontaktbereich ausbildet.
In einer alternativen Ausführung ist ein Kontaktbereich mit mehreren
Federelementen verbunden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens ein Federelement mäanderförmig ausgebildet. Scherkräfte bewirken in dieser Ausführung eine Dehnung bzw. Kompression des Federelements. Damit wird eine optimale Entlastung des Kontaktbereichs gewährleistet.
Bevorzugt ist auf mindestens einem Federelement eine Leiterbahn angeordnet, wobei die Leiterbahn mit dem Kontaktbereich elektrisch leitend verbunden ist. Die Leiterbahn verbindet den Kontaktbereich bevorzugt mit einer
Durchkontaktierung des Substrats und stellt damit einen elektrischen Kontakt zu einem oder mehreren Halbleiterbauelementen im Inneren des elektronischen Bauteils her.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist mindestens eine Ausnehmung in dem Substrat ausgebildet. Die Ausnehmung umgibt einen oder mehrere Kontaktbereiche. Der Kontaktbereich ist auf oder in Verbindung mit mindestens einem im Substrat ausgebildeten Steg angeordnet. Der Steg verbindet den Kontaktbereich mit einem Bereich des Substrats, der die
Ausnehmung begrenzt und wirkt als Federelement. Die Kontur des Stegs ist durch die Form der Ausnehmung bestimmt. Die Ausnehmung bildet einen Freiraum um den jeweiligen Kontaktbereich und um das mit dem Kontaktbereich verbundene Federelement, so dass der Kontaktbereich relativ zu dem Substrat frei beweglich ist. Das Federelement kann somit Kräfte kompensieren, die auf den Kontaktbereich wirken. Der Steg hat bevorzugt eine mittlere Breite, die klein ist im Vergleich zur Ausdehnung der Ausnehmung. Dadurch ergibt sich eine kleine Federkonstante und damit eine hohe relative Beweglichkeit von
Kontaktbereich und Substrat.
Die Ausnehmung ist bevorzugt so ausgeführt, dass sie vollständig von dem Substrat umgeben ist, also insbesondere nicht als Einschnitt am Rand des Substrats ausgebildet ist. Damit bleibt die mechanische Stabilität des Substrats erhalten. Die Ausnehmung kann beispielsweise durch Bearbeitung mit einem Laser, durch Fräsen oder durch Stanzen in das Substrat eingebracht werden.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung sind zwei oder mehr,
insbesondere schlitz- oder rillenartige Ausnehmungen in der Umgebung eines Kontaktbereichs in dem Substrat ausgebildet. Die Ausnehmungen sind so angeordnet, dass jeweils zwei der Ausnehmungen durch mindestens einen Steg, der frei beweglich im Substrat ausgebildet ist, voneinander getrennt sind. Der Steg wirkt als erfindungsgemäßes Federelement und steht in Verbindung mit mindestens einem Kontaktbereich auf dem Substrat. Der Steg besitzt eine Breite, die im Wesentlichen durch den Abstand der jeweiligen Ausnehmungen bestimmt ist. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass die rillen- bzw. spaltartigen Ausnehmungen einfach geformt sind und deshalb mit geringem
Herstellungsaufwand gebildet werden können.
Das Substrat des elektronischen Bauteils kann mehrlagig aufgebaut sein.
Typischerweise besteht es aus zwei bis vier Lagen. Die Kontaktbereiche sind bevorzugt auf der untersten Lage (Bodenfläche des elektronischen Bauteils) gebildet. Die anderen Lagen enthalten beispielsweise Durchkontaktierungen und/oder Leiterbahnen. Auf der obersten Lage sind ein oder mehrere
Halbleiterbauelemente angeordnet. Das erfindungsgemäße Federelement ist bevorzugt in der untersten Lage des Substrats ausgebildet. Die beschriebene Ausnehmung kann ebenfalls nur in der untersten Lage des Substrats ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, das Federelement bzw. die Ausnehmung in mehreren oder allen Lagen des Substrats auszubilden.
Kurze Beschreibung der Zeich Figur la zeigt schematisch einen Schnitt durch ein elektronisches Bauteil nach dem Stand der Technik;
Figur lb zeigt in Draufsicht die Oberfläche eines Substrats eines elektronischen Bauteils nach dem Stand der Technik;
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einen Ausschnitt eines elektronischen Bauteils nach einer ersten Ausführung der Erfindung;
Figur 3 zeigt in Draufsicht die Oberfläche des Substrats eines elektronischen Bauteils nach einer zweiten Ausführung der Erfindung;
Figur 4 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt der Oberfläche eines Substrats eines elektronischen Bauteils nach einer dritten Ausführung der Erfindung;
Figur 5 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt der Oberfläche eines Substrats eines elektronischen Bauteils nach einer dritten Ausführung der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein herkömmliches elektronisches Bauteil 1 in LGA-Bauweise dargestellt. Figur la zeigt schematisch einen Schnitt durch das Bauteil 1. Das Bauteil weist ein Substrat 10 auf, auf dessen Oberfläche 20 mehrere
Kontaktbereiche 30 angeordnet sind. Die Kontaktbereiche 30 sind als elektrisch leitfähige Flächen ausgebildet, die geeignet sind, beispielsweise durch Löten kontaktiert zu werden. In diesem Beispiel sind die Kontaktbereiche 30 kreisförmig ausgeführt. Ebenso sind jedoch auch ovale, rechteckige, oder andere
Ausgestaltungen der Kontaktbereiche 30 denkbar. Ebenso ist eine Ausführung in BGA-Bauweise denkbar, bei der die Kontaktbereiche 30 mit Lotkugeln versehen werden.
Die Kontaktbereiche 30 sind über Leiterbahnen 40 mit Durchkontaktierungen 50 verbunden. Die Durchkontaktierungen 50 verlaufen im Wesentlichen vertikal durch das Substrat 10. Auf der der Oberfläche 20 gegenüberliegenden Fläche 24 sind ein oder mehrere Halbleiterbauelemente 100, wie beispielsweise ein Halbleiter-Chip, kontaktiert und stehen in Verbindung mit den Durchkontaktierungen 50. Um die Schaltung auf der Fläche 24 vor
Umwelteinflüssen zu schützen, ist die Fläche 24 mit einer Abdeckung, beispielsweise einer Moldmasse 110 bedeckt. Die Moldmasse 110 umhüllt das Halbleiterbauelement 100 auf der Fläche 24. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch ein vorgeformter Deckel aus Metall oder Kunststoff als Abdeckung verwendet werden. Zusätzlich kann die Abdeckung genutzt werden um den Chip elektromagnetisch abzuschirmen, beispielsweise indem auf die Oberfläche der Moldmasse 110 bzw. eines Deckels eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht wird.
In Figur lb ist die Oberfläche 20 (Bodenfläche) des Substrats 10 in Draufsicht dargestellt. Mit den Kontaktbereichen 30 auf der Oberfläche 20 des Substrats 10 kann das elektronische Bauteil 1 auf einem externen Schaltungsträger, beispielsweise einer Leiterplatte, kontaktiert werden.
In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil 1 nach einer Ausführung der Erfindung perspektivisch dargestellt. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten Bauteil. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Unterschied zur herkömmlichen Bauweise, weist das erfindungsgemäße Bauteil 1 ein Substrat 10 auf, in dem Federelemente 35 ausgebildet sind, die Kräfte, die auf die Kontaktbereiche 30 wirken, kompensieren können. Zur Verdeutlichung sind hier nur zwei Kontaktbereiche 30 dargestellt. Die
Federelemente 35 sind in dem Substrat 10, genauer gesagt in der Oberfläche 20 des Substrats 10, ausgebildet. Dazu weist das Substrat 10 zwei Ausnehmungen 22 auf. Jede der Ausnehmungen 22 umgibt jeweils einen Kontaktbereich 30. Die Ausnehmungen 22 sind vollständig von dem Substrat 10 umgeben. Die
Ausnehmungen 22 können beispielsweise durch Fräsen. Ätzen oder Bearbeitung mit einem Laser in dem Substrat 10 gebildet werden. Jeweils ein Steg 33, der aus dem Substrat gebildet ist und an dessen freiem, verbreitertem Ende jeweils ein Kontaktbereich 30 ausgebildet ist, ragt in jede der Ausnehmungen 22 hinein. Der Steg 33 ist beweglich und wirkt als erfindungsgemäßes Federelement 35. Er ermöglicht, dass mechanische Spannungen ausgeglichen werden, die beispielsweise durch die unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des Substrats 10 und des nicht dargestellten
Schaltungsträgers, auf dem das elektronische Bauteil 1 kontaktiert ist, im Bereich des Kontaktbereichs 30 entstehen können.
Auf jedem der Stege 33 sind Leiterbahnen 40 ausgebildet, die den jeweiligen Kontaktbereich 30 mit einer zugeordneten Durchkontaktierung 50 verbinden.
Wenn das Substrat 10 aus mehreren Lagen aufgebaut ist, ist es möglich, die Ausnehmungen 22 und damit die Stege 33 nur in einigen bzw. nur in einer, die
Oberfläche 20 bildenden, Lage des Substrats 10 auszubilden.
Die Stege 33 können bündig mit der Oberfläche 20 des Substrats ausgebildet sein, oder vertieft oder erhöht relativ zu dieser Fläche verlaufen.
Das erfindungsgemäße elektronische Bauteil 1 kann in bekannter Weise durch Auflöten der Kontaktbereiche 30 auf einem nicht dargestellten Schaltungsträger kontaktiert werden. Zur Bildung der Lötstellen können beispielsweise Lotkugeln auf den Kontaktbereichen 30 vorgesehen sein. Das elektronische Bauteil 1 kann auf den Schaltungsträger aufgesetzt werden. Die Kontaktierung findet dann beispielsweise in einem Reflow-Lötprozess statt. Auch andere
Kontaktierungsverfahren, wie zum Beispiel die Verwendung eines elektrisch leitenden Klebstoffs, sind denkbar. Mechanische Spannungen, die durch die unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des elektronischen Bauteils 1 und dem
Schaltungsträger verursacht werden, wie beispielsweise Zug- und
Scherbelastungen an den Lötstellen, die durch wechselnde
Umgebungstemperaturen verursacht werden, können durch entsprechende elastische Verformung der Federelemente 35 kompensiert werden.
In Figur 3 ist ein elektronisches Bauteil 1 nach einer zweiten Ausführung der Erfindung in Draufsicht dargestellt. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem in Figur 2 dargestellten Bauteil. Gleiche Elemente sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. In diesem Beispiel weist das Substrat 10 ebenfalls zwei Ausnehmungen 22 auf. Die Ausnehmungen 22 sind vollständig von dem Substrat 10 umgeben bzw. eingerahmt. Jede der Ausnehmungen 22 umgibt eine Gruppe von vier Kontaktbereichen 30. Eine derartige Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn viele, eng benachbarte Kontaktbereiche vorliegen.
Die frei beweglichen Stege 33, die in die Ausnehmungen 22 hineinragen, sind in diesem Ausführungsbeispiel mäanderförmig ausgebildet und wirken als
Federelemente 35. Die Stege weisen jeweils an ihrem freien Ende einen verbreiterten, im Wesentlichen kreisförmigen Bereich auf, auf dem jeweils ein Kontaktbereich 30 in Form einer metallisierten Fläche oder einer Lötkugel angeordnet ist.
Die Mäanderstruktur des Federelements 35 in diesem Ausführungsbeispiel erlaubt eine Beweglichkeit des Kontaktbereichs 30 sowohl in der Ebene parallel zur Oberfläche 20 des Substrats 10 als auch in begrenztem Maße senkrecht zur
Ebene des Substrats 10. Dadurch ergibt sich eine effektive mechanische Entkopplung des Kontaktbereichs 30 vom Substrat 10. Kräfte, die durch die unterschiedlichen thermische Ausdehnungskoeffizienten des elektronischen Bauteils 1 und einem Schaltungsträger auf dem das Bauteil kontaktiert ist, entstehen können, bewirken eine Kompression bzw. Dehnung der
mäanderförmigen Federelemente 35 und können damit kompensiert werden.
Figur 4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils 1 in Draufsicht. Auf der Oberfläche 20 eines Substrats 10 sind zwei Kontaktbereiche 30 ausgebildet. Seitlich jedes
Kontaktbereichs 30 sind jeweils zwei in Draufsicht im Wesentlichen U-förmige Ausnehmungen 125 und 125' in dem Substrat ausgebildet. Die Ausnehmungen 125 und 125' sind schlitzartig, also schmal im Vergleich zur Ausdehnung des Kontaktbereichs 30, ausgeführt.
Die Ausnehmungen 125 und 125' sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Schenkel einander zugewandt sind und durch zwei Stege 133 und 133' in dem Substrat voneinander getrennt sind. Die Ausnehmungen 125 und 125' können durchgehend ausgebildet sein, oder im Fall, dass das Substrat 10 mehrere Lagen aufweist, nur in einer oder einigen Lagen des Substrats ausgeführt sein. Durch die Ausnehmungen 125 und 125' wird eine gewisse Beweglichkeit des von den Ausnehmungen 125 und 125' eingefassten Bereichs 138 des Substrats 10 relativ zum Substrat 10 erreicht. Die Stege 133 und 133' wirken dabei zusammen mit dem Bereich 138 als Federelement 135. Mechanische Spannungen, die auf den Kontaktbereich 30 wirken, bewirken eine elastische Verformung der Stege 133, 133' und können so bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Eine Leiterbahn 40 verläuft auf einem der Stege 133 und stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktbereich 30 und einer Durchkontaktierung 50 her.
Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der einfachen Ausgestaltung der
Ausnehmungen 125 und 125', die als Rillen oder Schlitze in das Substrat 10 eingebracht werden können. Da die Ausnehmungen 125 und 125' eine geringe Breite im Vergleich zu den Abmessungen des Substrats 10 aufweisen, wird die mechanische Stabilität des Substrates 10 bzw. der Lagen des Substrats in denen die Ausnehmungen 125 und 125' ausgebildet sind, nicht beeinträchtigt.
In Figur 5 ist eine der in Figur 4 dargestellten Ausführung sehr ähnliche
Anordnung dargestellt. In diesem Beispiel wird jeweils ein Kontaktbereich 30 von drei im Verhältnis zu den Ausdehnungen des Kontaktbereichs 30 schmalen, als geradlinig verlaufende Schlitze oder Spalte ausgebildeten Ausnehmungen 225, 225' und 225" umgeben. Die Ausnehmungen 225, 225' und 225" sind so angeordnet, dass sie im Wesentlichen ein Dreieck um den Kontaktbereich 30 ausbilden. An den jeweiligen Ecken sind Stege 233, 233' und 233" im Substrat gebildet. Zusammen mit dem von den Ausnehmungen 225, 225' und 225" umgebenen Bereich 238 wird somit ein Federelemente 235gebildet. Durch die symmetrische Anordnung der Ausnehmungen 225, 225' und 225" kann eine gleichmäßige Kompensation von Scherkräften parallel zur Oberfläche 20 erfolgen.

Claims

Ansprüche
1. Elektronisches Bauteil (1), das ein Substrat (10) aufweist, wobei auf mindestens einer Oberfläche (20) des Substrates (10) mindestens ein Kontaktbereich (30) zur elektrischen Kontaktierung des elektronischen Bauteils (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Substrat (10) mindestens ein Federelement (35, 135, 235) ausgebildet ist, das mit mindestens einem Kontaktbereich (30) in
Verbindung steht.
2. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Federelement (35, 135, 235) eine Leiterbahn (40) angeordnet ist, die mit mindestens einem Kontaktbereich (30) elektrisch leitend verbunden ist.
3. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (35) mäanderförmig ausgebildet ist.
4. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines Federelements (135, 235) in dem Substrat mindestens eine Ausnehmung (22, 125, 125', 225, 225', 225") im Bereich mindestens eines Kontaktbereichs (30) ausgebildet ist, wobei mindestens ein Steg (33, 133, 133', 233, 233', 233") den
Kontaktbereich (30) mit dem Substrat (10) verbindet.
5. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ausnehmung (22) mindestens einen
Kontaktbereich (30) teilweise umgibt.
6. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (22, 125, 125', 225, 225', 225") vollständig vom Substrat (10) umgeben ist.
7. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (22) in dem Substrat (10) ausgebildet ist, die mehrere Kontaktbereiche (30) umgibt.
8. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontaktbereich (30) von mehreren, insbesondere schlitzartig ausgeführten, Ausnehmungen (125, 125', 225, 225', 225") umgeben ist, die durch mindestens einen Steg (133, 133', 233, 233', 233") voneinander getrennt sind.
9. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) mehrlagig ausgeführt ist, wobei die Ausnehmung (22, 125, 125', 225, 225', 225") in mindestens einer Lage des Substrats (10) ausgebildet ist.
10. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10) Durchkontaktierungen (50) aufweist und der Kontaktbereich (30) über die Leiterbahn (40) auf dem Federelement (35, 135, 135', 235, 235', 235") mit einer
Durchkontaktierung (50) elektrisch kontaktiert ist.
11. Elektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem Kontaktbereich (30) Lot zur elektrischen Kontaktierung des elektronischen Bauteils (1) angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (22, 125, 125', 225, 225', 225") mit einem Laser oder einer Fräse oder durch Stanzen in dem Substrat (10) gebildet wird.
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