DE102009045948A1

DE102009045948A1 - Method for producing application-specific integrated circuit of layer composite, involves applying conductive material by ink jet printing process or dispensation such that material continuously passes from contact points up to substrate

Info

Publication number: DE102009045948A1
Application number: DE102009045948A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schaaf; Thomas Friedrich; Andreas Kugler; Metin Koyuncu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, wobei ein elektrisches oder elektronisches Bauelement auf einem Substrat angeordnet wird und eine elektrische Kontaktstelle des Bauelements auf der dem Substrat abgewandten Seite lokalisiert ist. Diese Kontaktstelle wird mit einem elektrisch leitfähigen Material kontaktiert, wobei das Material mittels Tintenstrahldrucken oder Dispensen derart aufgetragen wird, dass es kontinuierlich von der Kontaktstelle mindestens bis zum Substrat reicht. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauelement, welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhalten werden kann sowie einen Schichtenverbund, umfassend ein solches Bauteil.A method for producing an electrical or electronic component, wherein an electrical or electronic component is arranged on a substrate and an electrical contact point of the component is located on the side facing away from the substrate. This pad is contacted with an electrically conductive material, wherein the material is applied by ink jet printing or dispensing so that it extends continuously from the pad at least to the substrate. The invention further relates to a component which can be obtained by a method according to the invention and to a layer composite comprising such a component.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, wobei ein elektrisches oder elektronisches Bauelement auf einem Substrat angeordnet wird und eine elektrische Kontaktstelle des Bauelements auf der dem Substrat abgewandten Seite lokalisiert ist. Diese Kontaktstelle wird mit einem elektrisch leitfähigen Material kontaktiert. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauelement, welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhalten werden kann sowie einen Schichtenverbund, umfassend ein solches Bauteil.The present invention relates to a method for producing an electrical or electronic component, wherein an electrical or electronic component is arranged on a substrate and an electrical contact point of the component is located on the side facing away from the substrate. This contact point is contacted with an electrically conductive material. The invention further relates to a component which can be obtained by a method according to the invention and to a layer composite comprising such a component.

Durch die Herstellung von elektrischen Schaltungen in additiver Drucktechnologie können Kostenvorteile erreicht werden. Außerdem ermöglicht diese Technologie einen Einstieg in die Herstellung und Nutzung polymerer Halbleiterkomponenten. Es ergeben sich neue Freiheitsgrade in der Produktgestaltung in Bezug auf Flexibilität und Produktgeometrie.Cost savings can be achieved by manufacturing electrical circuits in additive printing technology. In addition, this technology allows entry into the manufacture and use of polymer semiconductor components. There are new degrees of freedom in product design in terms of flexibility and product geometry.

WO 2005/087497 A2 offenbart zum Beispiel ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils, bei dem eine Schicht mittels eines Druckverfahrens mit Flüssigkeitstropfen auf eine Oberfläche aufgebracht wird, bei dem definierte Bereiche der Oberfläche verstärkt bedruckt werden. Die Oberfläche kann eine Topografie aufweisen und die definierten Bereiche können Bereiche mit konkaver und/oder konvexer Topografie sein. Weiterhin kann die Oberfläche Kanten aufweisen und die definierten Bereiche sind Kanten, insbesondere Aussenkanten. WO 2005/087497 A2 discloses, for example, a method for producing an electronic component, in which a layer is applied to a surface by means of a printing process with drops of liquid, in which defined areas of the surface are printed in an intensified manner. The surface may have a topography and the defined areas may be areas with concave and / or convex topography. Furthermore, the surface may have edges and the defined areas are edges, in particular outer edges.

Nicht behandelt wird jedoch die Kontaktierung von elektronischen Bauelementen an ihrer aktiven Fläche. Solche dreidimensionalen Kontaktierungsverfahren wären jedoch wünschenswert, um eine größere Anzahl an verschiedenen Bauelementen insbesondere in dünnen Bauteilen verwenden zu können.However, the contacting of electronic components on their active surface is not dealt with. However, such three-dimensional contacting methods would be desirable in order to be able to use a larger number of different components, in particular in thin components.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, umfassend die Schritte:

– Anordnen eines elektrischen oder elektronischen Bauelements auf einem Substrat, wobei das Bauelement mindestens eine elektrische Kontaktstelle umfasst, welche auf der dem Substrat abgewandten Seite des Bauelements lokalisiert ist und wobei in der erhaltenen Anordnung diese Kontaktstelle in vertikaler Richtung gesehen höher als das Substrat vorliegt; und
– Kontaktieren der Kontaktstelle mit einem elektrisch leitfähigen Material, wobei das Material mittels Tintenstrahldrucken oder Dispensen derart aufgetragen wird, dass es kontinuierlich von der Kontaktstelle mindestens bis zum Substrat reicht.

The invention therefore proposes a method for producing an electrical or electronic component, comprising the steps:

Arranging an electrical or electronic component on a substrate, wherein the component comprises at least one electrical contact point, which is located on the side facing away from the substrate of the component and wherein in the obtained arrangement, this contact point seen in the vertical direction is higher than the substrate; and
- Contacting the pad with an electrically conductive material, wherein the material by means of ink jet printing or dispensing is applied so that it extends continuously from the contact point at least to the substrate.

Geeignete elektrische oder elektronische Bauelemente sind beispielsweise integrierte Schaltkreise (ICs), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), mikroelektromechanische Systeme (MEMS), passive Bauteile, Solarelemente, Multichipmodule, organische Feldeffektransistoren (OFETs), Flachbatterien und dergleichen. Die elektrische Kontaktierung der Bauelemente erfolgt mittels dafür vorgesehener Kontaktstellen oder Anschlusspads.Suitable electrical or electronic components are, for example, integrated circuits (ICs), application specific integrated circuits (ASICs), microelectromechanical systems (MEMS), passive components, solar elements, multichip modules, organic field effect transistors (OFETs), flat batteries and the like. The electrical contacting of the components by means of designated contact points or connection pads.

Als Substrate kommen beispielsweise keramische Träger, polymere Träger oder Leiterplatten in Betracht. Weiterhin sind Siliziumsubstrate möglich. Die Bauelemente können auf dem Substrat durch Klebstoffe, Klebefilme, Folienlaminate oder durch Heizprozesse unter Anschmelzen oder Reaktion des polymeren Substratmaterials aufgebracht werden.Suitable substrates are, for example, ceramic supports, polymeric supports or printed circuit boards. Furthermore, silicon substrates are possible. The devices may be applied to the substrate by adhesives, adhesive films, film laminates, or by heating processes to fuse or react the polymeric substrate material.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bauelement so auf dem Substrat angeordnet wird, dass eine Kontaktstelle in vertikaler Richtung gesehen höher als das Substrat vorliegt. Sie ist folglich gegenüber dem Substrat höhenversetzt.According to the invention, it is provided that the component is arranged on the substrate such that a contact point seen in the vertical direction is higher than the substrate. It is thus offset in height relative to the substrate.

Daher kann das Drucken im erfindungsgemäßen Verfahren auch als dreidimensionales oder 3D-Drucken bezeichnet werden.Therefore, printing in the method according to the invention may also be referred to as three-dimensional or 3D printing.

Diese Kontaktstelle wird mittels Tintenstrahldrucken, auch bezeichnet als Jetten, so mit einem elektrisch leitfähigen Material wie zum Beispiel einer metallgefüllten Leittinte, Leitkleber oder einem leitfähigen Polymer kontaktiert, dass eine höhenversetzte elektrisch leitende Verbindung wenigstens von der Kontaktstelle bis zum Substrat aufgebaut wird. Alternativ kann das Kontaktieren mittels Dispensen erfolgen.This pad is contacted by inkjet printing, also referred to as jetting, so with an electrically conductive material such as a metal-filled conductive ink, conductive adhesive or a conductive polymer, that a vertically offset electrically conductive connection is built up at least from the contact point to the substrate. Alternatively, the contacting can be done by dispensing.

Das Jetten eignet sich besonders für dünnflüssige Materialien, die in einem Freistrahl impulsweise und tröpfchenweise aufgetragen werden. Der Abstand zum Substrat kann dabei auch > 1 mm betragen. Man kann sehr dünne Leitkonturen und bei Mehrfachdruck auch hohe Leitkonturen erhalten. Das Dispensen erfolgt üblicherweise mit einer Dosiernadel. Hierbei wird üblicherweise ein kontinuierlicher Materialfluss unter Ausbildung einer Materialraupe bei konstantem Förderdruck aufgetragen. Der Abstand zum Substrat ist hierbei gering und kann beispielsweise im Bereich von 0,1 mm liegen. Beim Dispensen können hochviskose Materialien verarbeitet werden, wobei in einem Auftrag bereits hohe Leitkonturen ausgebildet werden können.The Jetten is particularly suitable for low-viscosity materials, which are applied in a free jet in pulses and droplets. The distance to the substrate can also be> 1 mm. It is possible to obtain very thin guide contours and, in the case of multiple printing, also high guide contours. The dispensing is usually done with a dispensing needle. Here, a continuous material flow is usually applied to form a bead of material at constant delivery pressure. The distance to the substrate is in this case small and may for example be in the range of 0.1 mm. When dispensing, highly viscous materials can be processed, whereby high conductive contours can already be formed in one job.

Beispiele für leitfähige Polymere sind Polythiophene wie Polyethylendioxythiophen) (PEDOT oder PDOT) und insbesondere Mischungen von PEDOT mit Polystyrolsulfonsäuresulfonat (PEDOT:PSS oder auch PDOT:PSS). Solche Zubereitungen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen CLEVIOS^® P der Firma H. C. Starck erhältlich. Examples of conductive polymers are polythiophenes such as polyethylene dioxythiophene (PEDOT or PDOT) and in particular mixtures of PEDOT with polystyrenesulfonic acid sulfonate (PEDOT: PSS or also PDOT: PSS). Such preparations are for example available under the trade name CLEVIOS ^® P from HC Starck.

Das Drucken kann unter anderem mit einem schwenkbaren Druckkopf oder mittels Druckstrahlablenkung durch Bewegung einer Austrittsdüse erfolgen.The printing can be done, inter alia, with a swivel printhead or by means of pressure jet deflection by moving an outlet nozzle.

Durch die genannten Auftragungsverfahren können gleichmäßige Schichtdicken unabhängig von der Topographie des zu bedruckenden Gegenstandes realisiert werden. Weiterhin kann ein möglichst flexibler Übergang erreicht werden. Hierzu kann im Übergangsbereich ein harzgebundenes leitfähiges Material eingesetzt werden, um eine Biegewechselfestigkeit bei hoher Leitfähigkeit zu erhalten. Kennzeichnend ist das Vorsehen einer weichen beziehungsweise flexiblen Matrixstruktur. Eine derartige Matrixstruktur kann beispielsweise durch ein Siliconmaterial innerhalb der bereits vorgeschlagenen leitfähigen Materialien ausgebildet sein. Außerdem kann die Geometrie der Leitung im Übergangsbereich, wie zum Beispiel dem Übergang Silizium/Substrat hinsichtlich Höhe und Leiterbahnbreite entsprechend gestaltet werden.Uniform coating thicknesses can be realized by the aforementioned application methods independently of the topography of the object to be printed. Furthermore, the most flexible possible transition can be achieved. For this purpose, a resin-bonded conductive material can be used in the transition region to obtain a bending fatigue strength at high conductivity. Characteristic is the provision of a soft or flexible matrix structure. Such a matrix structure may be formed, for example, by a silicone material within the already proposed conductive materials. In addition, the geometry of the line in the transition region, such as the transition silicon / substrate in height and trace width can be designed accordingly.

Im Anschluss an die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kann das die erhaltene Anordnung beispielsweise durch Vergießen mit einer Umhüll- oder Moldmasse stabilisiert werden. Weiterhin können übliche Verfahrensschritte wie Umverdrahtung, etc. sich anschließen.Following the method steps according to the invention, the arrangement obtained can be stabilized, for example, by casting with a coating or molding compound. Furthermore, usual process steps such as rewiring, etc. can be followed.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass sehr geringe Bauhöhen des Bauteils erreicht werden können. Weitere Vorteile sind eine hohe Stromtragfähigkeit der Verbindung und, aufgrund des Verzichts auf Löten, niedrige Verarbeitungstemperaturen. Alternativ können die Bauteile natürlich auf dem Substrat gelötet sein.The inventive method has the advantage that very low overall heights of the component can be achieved. Further advantages are high current carrying capacity of the connection and, due to the omission of soldering, low processing temperatures. Alternatively, the components may of course be soldered to the substrate.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das elektrisch leitfähige Material Metall-Nanopartikel umfassende Sintertinte, Leittinte oder Leitkleber. Vorzugsweise sind die Nanopartikel Silber-Nanopartikel. Insbesondere Sintertinten weisen in der Regel eine Polymerbeschichtung auf den Partikeln auf, welche nach dem Sintern zu einer Verbindung untereinander führt. Die Eigenschaften dieser Materialien in Hinsicht auf ihre mechanische Beanspruchbarkeit, insbesondere bei Biegung des gesinterten Produkts, lassen sich durch die Wahl geeigneter Rezepturen optimieren. Vorzugsweise umfasst dabei das elektrisch leitfähige Material neben den bereits erwähnten Metall-Nanopartikeln weiterhin matrixbildende Polymere. Solche Polymere können beispielsweise Duroplaste wie Epoxidharze und auch Thermoplaste sein. Der Anteil dieser matrixbildenden Polymere an der Gesamtrezeptur des elektrisch leitfähigen Materials beträgt vorteilhafterweise ≤ 20 oder ≤ 15 Gewichts-%. Auf diese Weise kann eine genügend hohe elektrische Leitfähigkeit beibehalten werden.In one embodiment of the method according to the invention, the electrically conductive material comprises metal nanoparticles comprising sintered ink, lead ink or conductive adhesive. Preferably, the nanoparticles are silver nanoparticles. In particular, sintered inks generally have a polymer coating on the particles, which leads to a connection with each other after sintering. The properties of these materials with regard to their mechanical strength, especially when bending the sintered product, can be optimized by choosing suitable formulations. In this case, the electrically conductive material preferably further comprises matrix-forming polymers in addition to the metal nanoparticles already mentioned. Such polymers may be, for example, thermosets such as epoxy resins and also thermoplastics. The proportion of these matrix-forming polymers in the overall formulation of the electrically conductive material is advantageously ≦ 20 or ≦ 15% by weight. In this way, a sufficiently high electrical conductivity can be maintained.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Substrat zusätzlich eine elektrische Leiterbahn und das elektrisch leitfähige Material wird derart aufgetragen, dass es kontinuierlich von der elektrischen Kontaktstelle bis zu der Leiterbahn reicht. Solch eine Leiterbahn kann sowohl auf der dem Bauelement zugewandten Seite des Substrats als auch der abgewandten Seite angeordnet sein. Sie kann beispielsweise durch Strukturierung einer Kupferschicht erhalten werden. Auf diese Weise lässt sich das Bauelement mit weiteren Bauelementen oder anderen Bestandteilen des Bauteils elektrisch kontaktieren.In a further embodiment of the method according to the invention, the substrate additionally comprises an electrical conductor track and the electrically conductive material is applied such that it extends continuously from the electrical contact point to the conductor track. Such a conductor track can be arranged both on the side of the substrate facing the component and on the side away from it. It can be obtained, for example, by structuring a copper layer. In this way, the device can be electrically contacted with other components or other components of the component.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiterhin den Schritt des Auftragens von elektrischen Leiterbahnen auf das Substrat mittels Tintenstrahldrucken oder Dispensen. Das Schreiben der Leiterbahnen kann auch vor dem Bestücken des Substrats durchgeführt werden. Ein kombinierter Einsatz von Substraten mit metallischen Leiterstrukturen ist ebenfalls möglich. Die Leiterbahnen können ein elektrisch leitfähiges Polymer umfassen. Vorteilhafterweise werden die Leiterbahnen auf dieselbe Seite des Substrats gedruckt, auf der auch das Bauelement angeordnet ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass diese Leiterbahnen und das elektrisch leitfähige Material zur Kontaktierung des Bauelements dasselbe Material umfassen. Auf diese Weise lassen sich in einem Arbeitsgang die Leiterbahnen und die höhenversetzte Kontaktierung des Bauelements erreichen.In a further embodiment of the method according to the invention, this further comprises the step of applying electrical conductor tracks to the substrate by means of inkjet printing or dispensing. The writing of the printed conductors can also be carried out before the substrate is loaded. A combined use of substrates with metallic conductor structures is also possible. The conductor tracks may comprise an electrically conductive polymer. Advantageously, the printed conductors are printed on the same side of the substrate on which the component is also arranged. It is also preferred that these interconnects and the electrically conductive material for contacting the component comprise the same material. In this way, the conductor tracks and the height-offset contacting of the component can be achieved in one operation.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Substrat eine durchgehende Öffnung und das elektrisch leitfähige Material wird derart aufgetragen, dass es kontinuierlich von der elektrischen Kontaktstelle bis durch die Öffnung hindurch reicht. Hierdurch können Durchkontaktierungen aufgebaut werden. Beispielsweise können die Öffnungen im Substrat mittels Stanzen, Bohren oder durch Laser wie CO₂-Laser erhalten werden. Erfindungsgemäß mit eingeschlossen ist der Fall, dass das Substrat bei einem mehrlagigen Aufbau Sacklöcher aufweist und das elektrisch leitfähige Material derart aufgetragen wird, dass des kontinuierlich von der elektrischen Kontaktstelle durch die weiteren (Metall)-Lagen hindurch reicht.In a further embodiment of the method according to the invention, the substrate comprises a through opening and the electrically conductive material is applied such that it extends continuously from the electrical contact point through the opening. As a result, vias can be constructed. For example, the openings in the substrate can be obtained by punching, drilling or by lasers such as CO ₂ lasers. The invention also includes the case where the substrate has blind holes in a multi-layered structure and the electrically conductive material is applied in such a way that it extends continuously from the electrical contact point through the other (metal) layers.

Es ergibt sich hierbei, dass die Leitpartikel in den Tinten deutlich kleiner sein sollten als die Öffnungen. Werden Nanotinten verwendet, erübrigen sich in der Regel aber solche Betrachtungen. Vorteilhaft ist es, harzgebundene Tinten zu verwenden um eine mechanische Stabilität zu erreichen. Durch die Verwendung von elektrisch leitenden Tinten, welche sich der Form der Öffnungen anpassen, wird es möglich, die Geometrie der Durchkontakte sehr viel freier gestalten zu können.It turns out that the conductive particles in the inks should be significantly smaller than the Openings. When nanoinks are used, such considerations are usually unnecessary. It is advantageous to use resin-bound inks to achieve mechanical stability. By using electrically conductive inks, which adapt to the shape of the openings, it is possible to make the geometry of the vias much more free.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiterhin den Schritt des Herstellens eines Schichtenverbundes aus dem erhaltenen Bauteil und mindestens einer zusätzlichen, elektrische oder elektronische Bauelemente umfassenden Schicht. Solch ein Schichtenverbund kann durch Auflaminieren einer Folie mit zusätzlichen Bauelementen erhalten werden. Diese zusätzliche Schicht kann weiterhin metallisierte Lagen enthalten. Auf diese Weise lassen sich verkapselte Bauteile aufbauen. Es ist weiterhin möglich, durch kontrollierte Tiefenbohrungen und anschließender Ankontaktierung der weiteren Ebene die kürzest mögliche elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ebenen zu erhalten.In a further embodiment of the method according to the invention, this further comprises the step of producing a layer composite from the resulting component and at least one additional layer comprising electrical or electronic components. Such a layer composite can be obtained by laminating a film with additional components. This additional layer may further contain metallized layers. In this way, encapsulated components can be built. It is also possible to obtain the shortest possible electrically conductive connection between the planes through controlled deep drilling and subsequent Ankontaktierung the other level.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Substrat verformbar und das erhaltene Bauteil wird einem Formgebungsverfahren unterworfen. Geeignete verformbare Substrate sind unter anderem thermoplastische Polymersubstrate. Insbesondere eignen sich stretchbare Silikone als derartiges Substratmaterial. Die Substrate können beispielsweise mittels Tiefziehen verformt werden. Auf diese Weise können dreidimensional geformte Bauelemente hergestellt werden. Ist das Bauteil ein mehrlagiges Bauteil, können während der Formgebung Metall-Lagen der einen Ebene dornartig auf Metall-Lagen der anderen Ebene gedrückt werden und somit die Lagen miteinander kontaktiert werden.In a further embodiment of the method according to the invention, the substrate is deformable and the resulting component is subjected to a shaping process. Suitable deformable substrates include thermoplastic polymer substrates. In particular, stretchable silicones are suitable as such substrate material. The substrates can be deformed for example by deep drawing. In this way, three-dimensionally shaped components can be produced. If the component is a multilayer component, metal layers of one level can be pressed in a thorn-like manner onto metal layers of the other plane during the shaping and thus the layers can be contacted with one another.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil, welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bauteil, umfassend ein auf einem Substrat angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement, wobei das Bauelement mindestens eine elektrische Kontaktstelle umfasst, welche auf der dem Substrat abgewandten Seite des Bauelements lokalisiert ist.Another object of the present invention is a component which is obtainable by a method according to the invention. In particular, the invention relates to a component comprising an electrical or electronic component arranged on a substrate, wherein the component comprises at least one electrical contact point, which is located on the side of the component facing away from the substrate.

Diese Kontaktstelle liegt in vertikaler Richtung gesehen höher als das Substrat angeordnet vor. Weiterhin ist die Kontaktstelle mit einem elektrisch leitfähigen Material kontaktiert, welches kontinuierlich von der Kontaktstelle mindestens bis zum Substrat reicht.This contact point is seen in the vertical direction higher than the substrate arranged before. Furthermore, the contact point is contacted with an electrically conductive material which extends continuously from the contact point at least to the substrate.

Erfindungsgemäße Bauteile können aufgrund der flachen Kontaktierung der Bauelemente insbesondere eine geringe Bauhöhe aufweisen. Zu Details hinsichtlich der einzelnen Komponenten wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.Components according to the invention may have, in particular, a low profile due to the flat contacting of the components. For details regarding the individual components, reference is made to the comments on the method according to the invention to avoid repetition.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils umfasst das elektrisch leitfähige Material Metall-Nanopartikel umfassende Sintertinte, Leittinte oder Leitkleber. Diese Materialien wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, so dass hierauf Bezug genommen werden kann.In one embodiment of the component according to the invention, the electrically conductive material comprises metal nanoparticles comprising sintered ink, lead ink or conductive adhesive. These materials have also already been described in connection with the method according to the invention, so that reference can be made to this.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils liegt das elektrisch leitfähige Material, welches kontinuierlich von der Kontaktstelle mindestens bis zum Substrat reicht, in einer Breite von ≤ 100 μm und/oder in einer Dicke von ≥ 0,1 μm bis ≤ 100 μm vor. Die Breite kann auch ≥ 5 μm bis ≤ 90 μm oder ≥ 15 μm bis ≤ 40 μm betragen. Die Dicke kann auch ≥ 1 μm bis ≤ 80 μm oder ≥ 2 μm bis ≤ 20 μm betragen. Hierbei ist die Dicke des Materials als die vertikale Dicke, also die Höhe beispielsweise der Leiterbahn, zu verstehen. Mit solchen Breiten- und Dickenbereichen können insbesondere vergleichsweise hohe, aber schmale Leiterbahnen aufgebaut werden. Hohe und gleichzeitig schmale Leiterbahnen weisen eine gute Hochstromfähigkeit bei gleichzeitig geringem Platzbedarf auf. Die Dicke des Materials kann durch mehrfaches Überdrucken erreicht werden.In a further embodiment of the component according to the invention, the electrically conductive material, which extends continuously from the contact point at least to the substrate, is present in a width of ≦ 100 μm and / or in a thickness of ≥ 0.1 μm to ≦ 100 μm. The width can also be ≥ 5 μm to ≤ 90 μm or ≥ 15 μm to ≤ 40 μm. The thickness can also be ≥ 1 μm to ≦ 80 μm or ≥ 2 μm to ≦ 20 μm. In this case, the thickness of the material is to be understood as the vertical thickness, that is to say the height, for example, of the conductor track. With such width and thickness ranges, in particular comparatively high, but narrow conductor tracks can be constructed. High and at the same time narrow strip conductors have a good high current capability and at the same time a small space requirement. The thickness of the material can be achieved by multiple overprinting.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils weist das Bauelement eine Höhe von ≤ 50 μm auf. Vorzugsweise beträgt die Höhe ≤ 20 μm und mehr bevorzugt ≤ 20 μm. In solchen Höhenbereichen kann das Substrat flexibel sein. Beispielsweise erlaubt ein Siliziumsubstrat unterhalb einer Dicke von circa 40 bis 50 μm, biegsame Bauteile herzustellen. Unterhalb einer Dicke von circa 25 μm werden Siliziumsubstrate sehr flexibel.In a further embodiment of the component according to the invention, the component has a height of ≦ 50 μm. The height is preferably ≦ 20 μm and more preferably ≦ 20 μm. In such height ranges, the substrate can be flexible. For example, a silicon substrate below a thickness of about 40 to 50 microns allows to produce flexible components. Below a thickness of about 25 μm, silicon substrates become very flexible.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils umfasst das Substrat zusätzlich eine elektrische Leiterbahn und das elektrisch leitfähige Material reicht kontinuierlich von der elektrischen Kontaktstelle bis zu der Leiterbahn. Solch eine Leiterbahn kann sowohl auf der dem Bauelement zugewandten Seite des Substrats als auch der abgewandten Seite angeordnet sein. Sie kann beispielsweise durch Strukturierung einer Kupferschicht erhalten werden. Auf diese Weise lässt sich das Bauelement mit weiteren Bauelementen oder anderen Bestandteilen des Bauteils elektrisch kontaktieren.In a further embodiment of the component according to the invention, the substrate additionally comprises an electrical conductor track and the electrically conductive material extends continuously from the electrical contact point to the conductor track. Such a conductor track can be arranged both on the side of the substrate facing the component and on the side away from it. It can be obtained, for example, by structuring a copper layer. In this way, the device can be electrically contacted with other components or other components of the component.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils umfasst das Substrat eine durchgehende Öffnung und eine elektrisch leitende Verbindung liegt von der elektrischen Kontaktstelle bis durch die Öffnung hindurch vor. Erfindungsgemäß mit eingeschlossen ist der Fall, dass das Substrat bei einem mehrlagigen Aufbau Sacklöcher aufweist und das elektrisch leitfähige Material derart aufgetragen wird, dass es kontinuierlich von der elektrischen Kontaktstelle durch die weiteren (Metall)-Lagen hindurch reicht. Die Vorteile dieser. Ausführungsform wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.In a further embodiment of the component according to the invention, the substrate comprises a through opening and an electrically conductive Connection is from the electrical contact point to through the opening before. Included in the invention is the case that the substrate has blind holes in a multi-layered structure and the electrically conductive material is applied such that it extends continuously from the electrical contact point through the other (metal) layers. The advantages of this. Embodiment have already been described in connection with the method according to the invention.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils ist das Bauelement ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, das Bauteil umfasst weiterhin mindestens eine wenigstens teilweise auf dem Substrat angeordnete Elektrode, welche mit dem Bauelement kontaktiert ist und das Bauelement ist zur Verarbeitung der Signale der mindestens einen Elektrode eingerichtet. Vorteilhafterweise werden mindestens zwei Elektroden eingesetzt. Dann kann ein kapazitiver Sensor mit erfindungsgemäß erreichbarer sehr geringer Bauhöhe, beispielsweise im Bereich von ≤ 100 μm, erhalten werden. Solche kapazitiven Sensoren finden Anwendung als vorausschauende Sensoren im Kraftfahrzeugbereich, zum Beispiel als Abstandssensoren. Durch ihre geringe Bauhöhe können sie an den Türen von Kraftfahrzeugen angebracht und überlackiert werden, ohne dass eine zusätzliche Zierleiste zur optischen Kaschierung des Sensors nötig ist.In a further embodiment of the component according to the invention, the component is an application-specific integrated circuit, the component further comprises at least one at least partially disposed on the substrate electrode, which is contacted with the device and the device is adapted to process the signals of the at least one electrode. Advantageously, at least two electrodes are used. Then, a capacitive sensor can be achieved with achievable according to the invention very low overall height, for example in the range of ≤ 100 microns. Such capacitive sensors are used as forward-looking sensors in the automotive field, for example as distance sensors. Due to their low height they can be attached to the doors of motor vehicles and painted over, without the need for an additional trim strip for optical lamination of the sensor.

Die Elektroden können durch Aufdampfen von Metall auf eine Substratfolie hergestellt werden. Der Sensor inklusive Elektroden, ASIC und Kontaktierungen hierzwischen kann zur Gänze auf einer Substratfolie vorliegen. Neben kapazitiven Sensoren sind, wenn die Elektroden in Form von Spulen sind, vorausschauende induktive Sensoren aufgebaut werden. Die notwendigen Spulen können ebenso beschichtet werden oder mittels leitender Folien realisiert werden.The electrodes can be made by vapor deposition of metal onto a substrate foil. The sensor including electrodes, ASIC and contacts between them can be present entirely on a substrate film. In addition to capacitive sensors, when the electrodes are in the form of coils, predictive inductive sensors are constructed. The necessary coils can also be coated or realized by means of conductive films.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen Schichtenverbund, umfassend ein erfindungsgemäßes Bauteil und mindestens eine zusätzliche, elektrische oder elektronische Bauelemente umfassende Schicht. In diesem Schichtenverbund können Durckontaktierungen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ebenen aufbauen.The present invention likewise relates to a layer composite comprising a component according to the invention and at least one additional layer comprising electrical or electronic components. In this layer combination, touch contacts can establish an electrically conductive connection between the planes.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigen:The invention will be further explained with reference to the following drawings without being limited thereto. Show it:

1 einen Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 1 a step in the method according to the invention

2 einen weiteren Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 2 a further step in the method according to the invention

3 einen weiteren Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 3 a further step in the method according to the invention

4 einen weiteren Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 4 a further step in the method according to the invention

5 einen weiteren Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 5 a further step in the method according to the invention

6 einen weiteren Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren 6 a further step in the method according to the invention

7 ein erfindungsgemäßes Bauelement 7 a device according to the invention

Gleiche Schraffuren bedeuten gleiche oder äquivalente Elemente in den einzelnen Zeichnungen, sofern der Kontext, insbesondere durch Bezugszeichen, nicht eindeutig eine andere Aussage ergibt.Same hatchings mean the same or equivalent elements in the individual drawings, unless the context, in particular by reference numerals, does not clearly state otherwise.

1 zeigt einen Schritt beziehungsweise die Situation nach einem Schritt im erfindungsgemäßen Verfahren. Hierbei liegt ein Substrat 10 vor, auf welchem die elektrischen oder elektronischen Bauelemente 11 und 13 angeordnet sind. Dargestellt ist, dass jedes Bauelement 11, 13 zwei elektrische Kontaktstellen 12, 14 aufweist. Diese Kontaktstellen 12, 14 befinden sich auf der dem Substrat 10 abgewandten Seite des Bauelements. Bildlich gesprochen liegen die Bauelemente 11, 13 mit ihrer Unterseite auf dem Substrat 10 und die aktive Seite mit Kontaktstellen 12, 14 ist auf der Oberseite. Die Kontaktstellen 12, 14 sind folglich höhenversetzt zum Substrat 10. 1 shows a step or the situation after a step in the method according to the invention. This is a substrate 10 before, on which the electrical or electronic components 11 and 13 are arranged. It is shown that every component 11 . 13 two electrical contact points 12 . 14 having. These contact points 12 . 14 are on the substrate 10 remote side of the device. Figuratively speaking, the components are 11 . 13 with her bottom on the substrate 10 and the active side with contact points 12 . 14 is on the top. The contact points 12 . 14 are thus offset in height to the substrate 10 ,

In 2 wurde auf die in 1 dargestellte Anordnung ein elektrisch leitfähiges Material 20 aufgetragen. Erfindungsgemäß geschieht dieses mittels Tintenstrahldruck- oder Dispensier-Verfahren. Das Material 20 reicht kontinuierlich von kontaktierten Kontaktstellen 12, 14 bis zum Substrat 10 und hier zusätzlich noch weiter über das Substrat 10 hinaus. Auf diese Weise ist eine höhenversetzte elektrische Kontaktierung der Bauelemente 11, 13 erreicht worden. Weiterhin sind die beiden Bauelemente 11, 13 auch untereinander durch Material 20 kontaktiert worden.In 2 was on the in 1 illustrated arrangement of an electrically conductive material 20 applied. According to the invention, this is done by means of inkjet printing or dispensing method. The material 20 ranges continuously from contacted contact points 12 . 14 to the substrate 10 and here even further on the substrate 10 out. In this way, a height-offset electrical contacting of the components 11 . 13 been achieved. Furthermore, the two components 11 . 13 also among each other by material 20 been contacted.

3 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach das Substrat 10 zusätzlich eine elektrische Leiterbahn 30 umfasst. Hier dargestellt ist, dass die Leiterbahn 30 auf der Unterseite des Substrats 10, also auf der den Bauelementen 11, 13 abgewandten Seite des Substrats 10 angeordnet ist. Das elektrisch leitfähige Material 20 reicht kontinuierlich von kontaktierten Kontaktstellen 12, 14 über das Substrat 10 bis zu Leiterbahn 30. Weiterhin sind die beiden Bauelemente 11, 13 auch untereinander durch Material 20 kontaktiert worden. 3 shows a variant of the method according to the invention, according to which the substrate 10 in addition an electrical conductor 30 includes. Shown here is that the trace 30 on the bottom of the substrate 10 So on the components 11 . 13 opposite side of the substrate 10 is arranged. The electrically conductive material 20 ranges continuously from contacted contact points 12 . 14 over the substrate 10 up to trace 30 , Furthermore, the two components 11 . 13 also among each other by material 20 been contacted.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 gezeigt. Hierbei wurden auf das Substrat 10 elektrische Leiterbahnen 40 mittels Tintenstrahldruck- oder Dispensier-Verfahren aufgetragen. Die Leiterbahnen 40 befinden sich auf derselben Seite des Substrats 10, auf der auch die Bauelemente 11, 13 angeordnet sind. Auch hier stellt Material 20 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktstellen 12, 14 der Bauelemente 11, 13 und den Leiterbahnen 40 her. Weiterhin sind die beiden Bauelemente 11, 13 auch untereinander durch Material 20 kontaktiert worden.Another variant of the method according to the invention is in 4 shown. in this connection were on the substrate 10 electrical conductors 40 applied by inkjet printing or dispensing method. The tracks 40 are on the same side of the substrate 10 on which are the components 11 . 13 are arranged. Again, material provides 20 an electrically conductive connection between the contact points 12 . 14 of the components 11 . 13 and the tracks 40 ago. Furthermore, the two components 11 . 13 also among each other by material 20 been contacted.

Die Kontaktierung der Bauelemente 11, 13 mit auf der entgegengesetzen Seite des Substrats 10 befindlichen Leiterbahnen kann nicht nur um das Substrat 10 herum erfolgen, sondern auch durch das Substrat 10 hindurch. Dieses ist in 5 dargestellt. Das Substrat 10 weist durchgehende Öffnungen 50 auf, welche auf der den Bauelementen 11, 13 entgegengesetzen Seite des Substrats 10 durch Leiterbahnen 30 begrenzt werden. Das elektrisch leitfähige Material 20 reicht durch eine Öffnung 50 von Leiterbahn 30 hindurch und verläuft über das Substrat 10 sowie Bauelement 11 bis zur Kontaktstelle 12.The contacting of the components 11 . 13 with on the opposite side of the substrate 10 not just around the substrate 10 around, but also through the substrate 10 therethrough. This is in 5 shown. The substrate 10 has through openings 50 on which on the components 11 . 13 opposite side of the substrate 10 through tracks 30 be limited. The electrically conductive material 20 passes through an opening 50 from conductor track 30 through and passes over the substrate 10 as well as component 11 to the contact point 12 ,

6 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die gemäß 3 erhaltene Anordnung ist in einem Schichtenverbund aufgegangen mit einer aufliegenden Schicht des Polymers 60. In diesem Polymer liegt ein zusätzliches elektrisches oder elektronisches Bauelement 61 vor. Dieses ist mittels eines Lotbumps 63 mit der zusätzlichen Leiterbahn 62 kontaktiert. 6 shows a further variant of the method according to the invention. The according to 3 The arrangement obtained has merged in a layer composite with an overlying layer of the polymer 60 , In this polymer is an additional electrical or electronic component 61 in front. This is by means of a solder bump 63 with the additional track 62 contacted.

Ein erfindungsgemäßes Bauteil in 7 weist ein als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) ausgeführtes Bauelement 11 auf, welches auf einem Substrat 10 angeordnet ist. Teilweise auf dem Substrat 10 und teilweise darüber hinaus ragend sind Elektroden 70 angeordnet. Die Elektroden 70 sind mittels Material 20 über die Kontaktstellen 12 des Bauelements 11 elektrisch leitend hiermit verbunden. Solch eine Anordnung mit zwei Elektroden kann beispielsweise ein kapazitiver Sensor sein. Das Bauelement 11 ist zur Auswertung der Elektrodensignale eingerichtet. So kann die Kapazität kontinuierlich gemessen werden.An inventive component in 7 has a designed as an application-specific integrated circuit (ASIC) device 11 which is on a substrate 10 is arranged. Partially on the substrate 10 and partly protruding beyond them are electrodes 70 arranged. The electrodes 70 are by means of material 20 over the contact points 12 of the component 11 electrically connected thereto. Such a two-electrode arrangement may, for example, be a capacitive sensor. The component 11 is set up to evaluate the electrode signals. So the capacity can be measured continuously.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/087497 A2 [0003]

Claims

Method for producing an electrical or electronic component, comprising the steps: - arranging an electrical or electronic component ( 11 . 13 ) on a substrate ( 10 ), wherein the component ( 11 . 13 ) at least one electrical contact point ( 12 . 14 ), which on the substrate ( 10 ) facing away from the device ( 11 . 13 ) and wherein in the arrangement obtained this contact point ( 12 . 14 ) is higher in the vertical direction than the substrate ( 10 ) is present; and - contacting the contact point ( 12 . 14 ) with an electrically conductive material ( 20 ), the material ( 20 ) is applied by means of ink-jet printing or dispensing such that it is continuously drawn from the contact point ( 12 . 14 ) at least to the substrate ( 10 ) enough.

Method according to claim 1, wherein the electrically conductive material ( 20 ) Comprising metal nanoparticles comprising sintered ink, lead ink or conductive adhesive.

Process according to claim 1, wherein the substrate ( 10 ) additionally an electrical conductor track ( 30 ) and wherein the electrically conductive material ( 20 ) is applied so that it is continuously from the electrical contact point ( 12 . 14 ) to the track ( 30 ) enough.

Method according to claim 1, further comprising the step of applying electrical traces ( 40 ) on the substrate by ink jet printing or dispensing.

Process according to claim 1, wherein the substrate ( 10 ) a through opening ( 50 ) and wherein the electrically conductive material ( 20 ) is applied so that it is continuously from the electrical contact point ( 12 . 14 ) through the opening ( 50 ) passes through.

The method of claim 1, further comprising the step of producing a layer composite of the obtained component and at least one additional, electrical or electronic components ( 51 ) comprehensive layer ( 50 ).

The method of claim 1, wherein the substrate is deformable, and wherein the obtained component is subjected to a molding process.

A component comprising: a on a substrate ( 10 ) arranged electrical or electronic component ( 11 . 13 ), wherein the component ( 11 . 13 ) at least one electrical contact point ( 12 . 14 ), which on the substrate ( 10 ) facing away from the device ( 11 . 13 ), this contact point ( 12 . 14 ) is higher in the vertical direction than the substrate ( 10 ) and wherein the contact point ( 12 . 14 ) with an electrically conductive material ( 20 ) contacted continuously by the contact point ( 12 . 14 ) at least to the substrate ( 10 ) enough.

Component according to claim 8, wherein the electrically conductive material ( 20 ) Comprising metal nanoparticles comprising sintered ink, lead ink or conductive adhesive

Component according to claim 8, wherein the electrically conductive material ( 20 ), which is continuously updated by the contact point ( 12 . 14 ) at least to the substrate ( 10 ), in a width of ≤ 10 μm and / or in a thickness of ≥ 0.1 μm to ≤ 100 μm.

Component according to claim 8, wherein the component ( 11 . 13 ) has a height of ≤ 50 μm.

Component according to claim 8, wherein the substrate ( 10 ) additionally an electrical conductor track ( 30 . 40 ) and wherein the electrically conductive material ( 20 ) continuously from the electrical contact point ( 12 . 14 ) to the track ( 30 . 40 ) enough.

Component according to claim 8, wherein the substrate ( 10 ) a through opening ( 50 ) and wherein an electrically conductive connection from the electrical contact point ( 12 . 14 ) through the opening ( 50 ) is present.

Component according to claim 8, wherein the component ( 11 . 13 ) is an application-specific integrated circuit, wherein the component further comprises at least one at least partially on the substrate ( 10 ) arranged electrode ( 70 ) associated with the device ( 11 . 13 ) and wherein the device ( 11 . 13 ) for processing the signals of the at least one electrode ( 70 ) is set up.

Layer composite, comprising a component according to claim 8 and at least one additional, electrical or electronic components ( 42 ) comprehensive layer ( 40 ).