DE102023200908A1 - Method for producing an electrical line arrangement and electrical line arrangement - Google Patents
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- H05K3/046—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching by selective transfer or selective detachment of a conductive layer
- H05K3/048—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching by selective transfer or selective detachment of a conductive layer using a lift-off resist pattern or a release layer pattern
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/108—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor
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- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
- H05K3/188—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by direct electroplating
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung, vor allem für den Mikrowellen- und/oder Millimeterwellenfrequenzbereich, sowie eine, vorzugsweise mit diesem Verfahren hergestellte, elektrische Leitungsanordnung. Das Verfahren zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung umfasst die folgenden Schritte:
a) Herstellen einer Trägerstruktur (20), wobei zumindest ein erster Teilbereich (120) der Trägerstruktur (20) mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens erzeugt wird, wobei zumindest ein zweiter Teilbereich (220) der Trägerstruktur (20) ein elektrisch isolierendes Material umfasst, und wobei die Trägerstruktur (20) mindestens einen Unterschnitt (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) bezüglich einer Projektionsrichtung (100) aufweist; und
b) Herstellen mindestens einer elektrischen Leitungsstruktur (1) durch Beschichtung der Trägerstruktur (20) mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die Beschichtung mindestens einen räumlich gerichteten Beschichtungsprozess umfasst, der entlang der auf den mindestens einen Unterschnitt (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) ausgerichteten Projektionsrichtung (100) orientiert ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Trägerstruktur (20) mit integrierten Unterschnitten (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) bereitzustellen, insbesondere um elektrische Leitungsstrukturen (1) auf Substraten (40, 41) von Hochfrequenz-(HF-)Chips oder elektrische Leitungsübergänge (60a-60c, 61a-61c) zu bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstrukturen (50a-50c, 51a-51c) herzustellen.
The invention relates to a method for producing an electrical line arrangement, especially for the microwave and/or millimeter wave frequency range, as well as an electrical line arrangement preferably produced using this method. The method for producing the electrical line arrangement comprises the following steps:
a) producing a carrier structure (20), wherein at least a first partial region (120) of the carrier structure (20) is produced by means of a three-dimensional structuring method, wherein at least a second partial region (220) of the carrier structure (20) comprises an electrically insulating material, and wherein the carrier structure (20) has at least one undercut (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h) with respect to a projection direction (100); and
b) producing at least one electrical conductor structure (1) by coating the carrier structure (20) with at least one electrically conductive material, wherein the coating comprises at least one spatially directed coating process which is oriented along the projection direction (100) aligned with the at least one undercut (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h).
The present invention makes it possible to provide a carrier structure (20) with integrated undercuts (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h), in particular to produce electrical line structures (1) on substrates (40, 41) of high-frequency (HF) chips or electrical line transitions (60a-60c, 61a-61c) to already existing electrical line structures (50a-50c, 51a-51c).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Mikrowellentechnik und betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung, vor allem für den Mikrowellen- und/oder Millimeterwellenfrequenzbereich, sowie eine, vorzugsweise mit diesem Verfahren hergestellte, elektrische Leitungsanordnung. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Trägerstruktur mit integrierten Unterschnitten bereitzustellen, insbesondere um elektrische Leitungsstrukturen auf Substraten von Hochfrequenz-(HF-)Chips, oder elektrische Leitungsübergänge zu bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstrukturen herzustellen. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Trägerstruktur lassen sich eine Vielzahl unterschiedlich ausgestalteter elektrischer Leitungsanordnungen erzeugen.The present invention is in the field of microwave technology and relates to a method for producing an electrical line arrangement, especially for the microwave and/or millimeter wave frequency range, as well as an electrical line arrangement preferably produced using this method. The present invention makes it possible to provide a carrier structure with integrated undercuts, in particular to produce electrical line structures on substrates of high frequency (HF) chips, or electrical line transitions to existing electrical line structures. By designing the carrier structure accordingly, a large number of differently designed electrical line arrangements can be produced.
Stand der TechnikState of the art
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung und eine elektrische Leitungsanordnung bereitzustellen, welche die Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a method for producing an electrical line arrangement and an electrical line arrangement which at least partially overcome the disadvantages and limitations of the prior art.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, eine Herstellung eines Bauteils, das innerhalb einer Querschnittsebene voneinander isolierte, elektrisch leitende Strukturen aufweist zu ermöglichen, ohne dass die durch den direkten „Sichtkontakt“ zu einer Bedampfungsquelle zusätzlich ungewollter Weise erzeugten leitenden Strukturen entfernt werden müssen, um die elektrische Isolation der Leitungsanordnung zu gewährleisten. Weiterhin soll die vorliegende Erfindung nicht auf eine Herstellung planarer Leitungsanordnungen beschränkt sein.The object of the present invention is in particular to enable the production of a component which has electrically conductive structures which are insulated from one another within a cross-sectional plane, without the need to remove the additional conductive structures which are inadvertently generated by the direct "visual contact" with a vapor deposition source in order to ensure the electrical insulation of the line arrangement. Furthermore, the present invention should not be limited to the production of planar line arrangements.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung und eine elektrische Leitungsanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.This object is achieved by a method for producing an electrical line arrangement and an electrical line arrangement with the features of the independent patent claims. Advantageous further developments, which are individually or in any combination are set out in the dependent claims.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung. Die Schritte des Verfahrens sind im Einzelnen:
- a) Herstellen einer Trägerstruktur, wobei zumindest ein erster Teilbereich der Trägerstruktur mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens erzeugt wird, wobei zumindest ein zweiter Teilbereich der Trägerstruktur ein elektrisch isolierendes Material umfasst, und wobei die Trägerstruktur mindestens einen Unterschnitt bezüglich einer Projektionsrichtung aufweist; und
- b) Herstellen mindestens einer elektrischen Leitungsstruktur durch Beschichtung der Trägerstruktur mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die Beschichtung mindestens einen räumlich gerichteten Beschichtungsprozess umfasst, der entlang der auf den mindestens einen Unterschnitt ausgerichteten Projektionsrichtung orientiert ist.
- a) producing a carrier structure, wherein at least a first partial region of the carrier structure is produced by means of a three-dimensional structuring process, wherein at least a second partial region of the carrier structure comprises an electrically insulating material, and wherein the carrier structure has at least one undercut with respect to a projection direction; and
- b) producing at least one electrical conductor structure by coating the carrier structure with at least one electrically conductive material, wherein the coating comprises at least one spatially directed coating process which is oriented along the projection direction aligned with the at least one undercut.
Der Begriff „elektrische Leitungsanordnung“ betrifft eine Anordnung, die zum Transport und/oder zur Modifikation von elektromagnetischen Wellen eingerichtet ist. Die hierin vorgeschlagene elektrische Leitungsanordnung umfasst eine Trägerstruktur die in zumindest einem ersten Teilbereich der Trägerstruktur mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens hergestellt wurde, in zumindest einem zweiten Teilbereich der Trägerstruktur aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, und wobei auf der Trägerstruktur eine elektrische Leitungsstruktur aufgebracht ist. Hierbei umfasst die elektrische Leitungsstruktur eine oder mehrere elektrisch leitende Strukturen, die insbesondere auch als elektrische Leitungen oder als Wellenleiter ausgeführt sein können. Eine Gesamtheit oder eine Untermenge der elektrisch leitenden Strukturen, die innerhalb einer oder mehrerer Querschnittsebenen auf festgelegte Weise elektrisch voneinander getrennt oder elektrisch miteinander verbunden sind, bildet hierbei die gewünschte elektrische Leitungsstruktur aus. Durch konkrete Ausgestaltung der Mehrzahl der elektrisch leitenden Strukturen, insbesondere durch eine Verbindung außerhalb einer bestimmten Querschnittsebene, lässt sich somit eine Mehrzahl unterschiedlicher elektrischer Leitungsstrukturen auf der Trägerstruktur herstellen, welche gemeinsam mit der elektrischen Leitungsstruktur die elektrische Leitungsanordnung ausbildet.The term “electrical line arrangement” refers to an arrangement that is designed to transport and/or modify electromagnetic waves. The electrical line arrangement proposed here comprises a carrier structure that was produced in at least a first partial area of the carrier structure using a three-dimensional structuring process, consists of an electrically insulating material in at least a second partial area of the carrier structure, and an electrical line structure is applied to the carrier structure. The electrical line structure comprises one or more electrically conductive structures, which can in particular also be designed as electrical lines or as waveguides. A totality or a subset of the electrically conductive structures that are electrically separated from one another or electrically connected to one another in a defined manner within one or more cross-sectional planes forms the desired electrical line structure. By specifically designing the majority of the electrically conductive structures, in particular by a connection outside a specific cross-sectional plane, a plurality of different electrical line structures can thus be produced on the carrier structure, which together with the electrical line structure forms the electrical line arrangement.
Die vorliegende Erfindung betrifft jede Art von elektromagnetischen Wellen, soweit sich diese in einer als Wellenleiter ausgeführten elektrischen Leitung führen lassen. Bevorzugt sind jedoch elektromagnetische Wellen, die eine Wellenlänge λ von 3 µm ≤ λ ≤ 1 m aufweisen. In bevorzugter Weise können hierbei elektromagnetische Wellen
- - von 3 µm ≤ λ ≤ 3 mm, die auch als „Terahertz-Wellen“ oder „THz-Wellen“ bezeichnet werden; und/oder
- - von 300 µm ≤ λ ≤ 1 cm, die als „Millimeterwellen“ bezeichnet werden; und/oder
- - von 1 mm ≤ λ ≤ 1 m, die als „Mikrowellen“ bezeichnet werden,
- - of 3 µm ≤ λ ≤ 3 mm, also known as ‘terahertz waves’ or ‘THz waves’; and/or
- - of 300 µm ≤ λ ≤ 1 cm, which are referred to as ‘millimeter waves’; and/or
- - of 1 mm ≤ λ ≤ 1 m, which are referred to as ‘microwaves’,
Gemäß Verfahrensschritt a) erfolgt das Herstellen der Trägerstruktur zumindest in einem ersten Teilbereich mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens. Hierbei bezeichnet der Begriff des „Freiform-Mikrostrukturierungsverfahrens“ ein subtraktives oder additives Herstellungsverfahren, mittels dem sich dreidimensionale Strukturen, bevorzugt Freiformstrukturen, herstellen lassen. Unter einer „Freiformstruktur“ wird in diesem Zusammenhang eine Struktur verstanden, die - im Rahmen technischer Begrenzungen bezüglich Auflösung und Genauigkeit - zumindest bereichsweise beliebig gekrümmte Oberflächen aufweisen kann. Eine Freiformstruktur unterscheidet sich damit insbesondere von Strukturgeometrien, die sich durch klassische planare Mikrostrukturierungsverfahren, also insbesondere durch eine Kombination aus Dünnschichtabscheidungsverfahren, zweidimensionalen Lithographieverfahren (z.B. Projektionslithographie) und Ätzprozessen auf ebenen Substraten herstellen lassen. Eine Kombination dieser Prozesse führt in der Regel zu prismenähnlichen dreidimensionalen Strukturgeometrien, welche je eine, im Wesentlichen zur Substratoberfläche parallele Grund- und Deckfläche aufweisen, die in der Form identisch oder sehr ähnlich zueinander sind, und die - abhängig von den jeweilig eingesetzten Abscheidungs- und Ätzprozessen - durch zur Substratoberfläche senkrechte oder geneigte und/oder nach innen oder außen gewölbte Seitenwände miteinander verbunden werden. Die Form der Grund- und Deckfläche wird dabei im Wesentlichen durch eine, zum lokalen Ätzen oder Abscheiden verwendete, oftmals lithographisch strukturierte Maske vorgegeben. Durch eine mehrmalige Wiederholung der Abscheidungs- und Ätzprozesse mit verschiedenen Masken lassen sich mehrschichtige, mehrere prismenartige Teilstrukturen umfassende Strukturen aufbauen. Allerdings ist der mit dieser Wiederholung verbundene Zusatzaufwand erheblich und in vielen Fällen auch durch die Überlagerungsgenauigkeit (engl. overlay accuracy) beschränkt, so dass die Zahl der herstellbaren Schichten in der Praxis oft auf einige wenige, z.B. lediglich drei, begrenzt ist. Dies führt zu geometrischen Einschränkungen der mit bekannten Mikrostrukturierungsverfahren mit vertretbarem Aufwand herstellbaren Strukturen und damit zu funktionellen Einschränkungen der dadurch gebildeten Bauteile.According to process step a), the carrier structure is produced at least in a first partial area using a three-dimensional structuring process. The term “freeform microstructuring process” refers to a subtractive or additive manufacturing process by means of which three-dimensional structures, preferably freeform structures, can be produced. In this context, a “freeform structure” is understood to mean a structure that - within the framework of technical limitations in terms of resolution and accuracy - can have arbitrarily curved surfaces at least in some areas. A freeform structure therefore differs in particular from structural geometries that can be produced using classic planar microstructuring processes, i.e. in particular using a combination of thin-film deposition processes, two-dimensional lithography processes (e.g. projection lithography) and etching processes on flat substrates. A combination of these processes usually leads to prism-like three-dimensional structure geometries, each of which has a base and top surface that are essentially parallel to the substrate surface, which are identical or very similar in shape to one another, and which - depending on the deposition and etching processes used - are connected to one another by side walls that are perpendicular or inclined to the substrate surface and/or curved inwards or outwards. The shape of the base and top surface is essentially determined by a mask that is often lithographically structured and used for local etching or deposition. By repeating the deposition and etching processes several times with different masks, multilayer structures comprising several prism-like substructures can be built up. However, the additional effort associated with this repetition is considerable and in many cases also limited by the overlay accuracy, so that the number of layers that can be produced in practice is often limited to a few, e.g. just three. This leads to geometric restrictions on the number of layers that can be produced with reasonable effort using known microstructuring processes. manufacturable structures and thus to functional limitations of the components formed thereby.
Im Gegensatz hierzu sind durch Freiform-Mikrostrukturierungsverfahren hergestellte Freiformstrukturen diesen Einschränkungen nicht oder nicht in demselben Maße unterworfen, da ihre Strukturgeometrie nicht auf eine Kombination einer vergleichsweise geringen Zahl von ebenen, prismenähnlichen Teilstrukturen eingeschränkt ist. Damit wird es insbesondere möglich, den durch eine Freiformstruktur definierten Teilbereich der Trägerstruktur zur Ausgestaltung einer elektrischen Leitungsanordnung zu nutzen, die nicht mehr notwendigerweise planar verlaufen muss. Hierbei ist anzumerken, dass die Freiformstrukturen in vielen Fällen zwar ebenfalls aus einer Vielzahl einzelner Schichten hergestellt werden - insbesondere mittels eines mehrlagigen Materialauftrags beim 3D-Druck oder mittels einer Aushärtung verschiedener Schichten bei 3D-Lithographieverfahren. Freiform-Mikrostrukturierungsverfahren ermöglichen es jedoch, die Anzahl dieser Schichten mit vertretbarem Herstellungsaufwand so groß zu wählen, dass sich eine gute Approximation der Freiformstruktur ergibt und dass die Diskretisierung in einzelne Schichten keine praktisch funktionsrelevante Einschränkung der herstellbaren Strukturgeometrien mehr darstellt. Die Strukturen werden dabei bevorzugt aus mehr als 10, besonders bevorzugt aus mehr als 20, insbesondere aus mehr als 40 oder 50 Schichten, aufgebaut. Bei der Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung, die für eine Vakuum-Betriebswellenlänge von ca. 1 mm eingerichtet ist, liegt die Dicke einer Schicht bevorzugt zwischen 100 nm und 10 µm, besonders bevorzugt zwischen 500 nm und 5 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 1 µm. Damit wird es möglich, elektrische Leitungsstrukturen mit einer Genauigkeit von bevorzugt besser als 10 µm, besonders bevorzugt besser als 5 µm, insbesondere besser als 1 µm zu erzeugen. Die Auflösung des Freiform-Mikrostrukturierungsverfahrens ist bevorzugt besser als 20 µm, besonders bevorzugt besser als 5 µm, insbesondere besser als 1 µm. Die vorstehend genannten Zahlenwerte beziehen sich auf die Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung, die für eine Vakuum-Betriebswellenlänge von ca. 1 mm eingerichtet ist. Für andere Vakuum-Betriebswellenlängen lassen sich die Abmessungen der Strukturen und damit die Anforderungen an die Genauigkeit und Auflösung des zur Herstellung verwendeten Mikrofabrikationsverfahrens entsprechend skalieren, insbesondere unter Berücksichtigung der Brechungsindizes der verwendeten Materialien. Abhängig von der Ausgestaltung können zur Herstellung des durch ein Mikrostrukturierungsverfahren erzeugten Teilbereichs der Trägerstruktur, von optionalen zusätzlichen Abschattungsstrukturen und von optionalen mechanischen Schutzstrukturen oder Schutzschichten, unterschiedliche oder dieselben Freiform-Mikrostrukturierungsverfahren verwendet werden, wobei sich bei Verwendung desselben Freiform-Mikrostrukturierungsverfahrens alle Strukturen in einem gemeinsamen Arbeitsgang erzeugen lassen.In contrast, freeform structures produced by freeform microstructuring processes are not subject to these restrictions or not to the same extent, since their structural geometry is not restricted to a combination of a comparatively small number of flat, prism-like substructures. This makes it possible in particular to use the partial area of the support structure defined by a freeform structure to design an electrical line arrangement that no longer necessarily has to be planar. It should be noted here that in many cases the freeform structures are also produced from a large number of individual layers - in particular by means of a multi-layer material application in 3D printing or by curing different layers in 3D lithography processes. However, freeform microstructuring processes make it possible to choose the number of these layers with reasonable manufacturing effort so large that a good approximation of the freeform structure is achieved and that the discretization into individual layers no longer represents a practically functionally relevant restriction of the structural geometries that can be produced. The structures are preferably made up of more than 10, particularly preferably more than 20, in particular more than 40 or 50 layers. When producing an electrical line arrangement that is set up for a vacuum operating wavelength of approximately 1 mm, the thickness of a layer is preferably between 100 nm and 10 µm, particularly preferably between 500 nm and 5 µm, in particular between 100 nm and 1 µm. This makes it possible to produce electrical line structures with an accuracy of preferably better than 10 µm, particularly preferably better than 5 µm, in particular better than 1 µm. The resolution of the freeform microstructuring process is preferably better than 20 µm, particularly preferably better than 5 µm, in particular better than 1 µm. The numerical values mentioned above refer to the production of an electrical line arrangement that is set up for a vacuum operating wavelength of approximately 1 mm. For other vacuum operating wavelengths, the dimensions of the structures and thus the requirements for the accuracy and resolution of the microfabrication process used for production can be scaled accordingly, in particular taking into account the refractive indices of the materials used. Depending on the design, different or the same freeform microstructuring processes can be used to produce the partial area of the support structure produced by a microstructuring process, optional additional shading structures and optional mechanical protective structures or protective layers, whereby all structures can be produced in a common operation when using the same freeform microstructuring process.
In einer bevorzugten Ausgestaltung können das Freiform-Mikrostrukturierungsverfahren und/oder eine für ein derartiges Verfahren eingerichtete Freiform-Mikrostrukturierungseinheit auf einem lithographischen Verfahren beruhen, das insbesondere Stereolithographie oder direktschreibende, bevorzugt dreidimensional-direktschreibende, Lithographieverfahren nutzt. Dabei können additive oder subtraktive Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen, wobei der Begriff des „additiven Fertigungsverfahrens“ ein Herstellungsverfahren bezeichnet, bei welchem Material nach und nach an oder auf eine Struktur an- oder aufgebracht wird, während der Begriff des „subtraktiven Fertigungsverfahrens“ ein alternatives Herstellungsverfahren beschreibt, bei welchem Material nach und nach von einer Struktur entfernt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung lässt sich der Materialauftrag oder der Materialabtrag mit lithographischen Verfahren unter Verwendung geeigneter Fotolacke, insbesondere Negativ- oder Positivlacke, erreichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung können hierbei Flächenlichtmodulatoren, die eine schnelle Strukturierung erlauben, in einem Stereolithographieverfahren verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung können Mehrphotonen-Lithographieverfahren, insbesondere mittels gepulster Laserquellen, als direktschreibende Lithographieverfahren verwendet werden. Dabei können Lichtpulse mit einer Pulsdauer von höchstens 10 ps, bevorzugt von höchstens 1 ps, besonders bevorzugt höchstens 200 fs, insbesondere höchstens 100 fs, bei einer Wiederholrate von bevorzugt mindestens 1 MHz, bevorzugt von 10 MHz, besonders bevorzugt von mindestens 25 MHz, insbesondere von mindestens 80 MHz, verwendet werden. Hierfür eignen sich insbesondere Laserlichtquellen ausgewählt aus faserbasierten Femtosekundenlasern oder gepulsten Festkörperlasern, bevorzugt Titan: Saphir-Laser oder Diodenlaser, die sich mit Frequenzkonversionseinheiten, die insbesondere zur Frequenzvervielfachung, zur Summenfrequenzerzeugung oder zur Differenzfrequenzerzeugung eingerichtet sind, kombinieren lassen. Insbesondere abhängig von dem hierzu verwendeten Lithographieverfahren können bevorzugt Wellenlängen im nahinfraroten, sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich oder im Bereich der extremen UV-Strahlung (EUV) oder der Röntgenwellenlängen zum Einsatz kommen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung können die Wellenlängen in einem Bereich von 150 nm bis 1700 nm, insbesondere in einem Bereich von 300 nm bis 1100 nm, liegen. Im Fall von gepulsten Lasern können durch eine Wahl von Pulsdauer und Pulsenergie gezielt Zwei-, Drei- oder Mehrphotonen-Absorptionseffekte erreicht werden. Bei auf Einphotonen-Absorption beruhenden Lithographieverfahren mit Dauerstrichlasern oder LEDs eignen sich Emissionswellenlängen zwischen 360 nm und 550 nm, insbesondere um 365 nm, 385 nm, 405 nm, 550 nm und 532 nm. Zur Steigerung der Auflösung von Lithographie-Verfahren kann mit geeigneten Photoinitiatoren das Prinzip der „Stimulated Emission Depletion“ (STED) in Anlehnung an entsprechende Mikroskopieverfahren genutzt werden.In a preferred embodiment, the freeform microstructuring method and/or a freeform microstructuring unit set up for such a method can be based on a lithographic method that uses in particular stereolithography or direct-writing, preferably three-dimensional direct-writing, lithography methods. Additive or subtractive manufacturing methods can be used, whereby the term “additive manufacturing method” refers to a manufacturing method in which material is gradually applied to or onto a structure, while the term “subtractive manufacturing method” describes an alternative manufacturing method in which material is gradually removed from a structure. In a preferred embodiment, the material application or material removal can be achieved with lithographic methods using suitable photoresists, in particular negative or positive resists. In a preferred embodiment, surface light modulators that allow rapid structuring can be used in a stereolithography method. In a preferred embodiment, multiphoton lithography methods, in particular using pulsed laser sources, can be used as direct-writing lithography methods. Light pulses with a pulse duration of at most 10 ps, preferably at most 1 ps, particularly preferably at most 200 fs, in particular at most 100 fs, at a repetition rate of preferably at least 1 MHz, preferably 10 MHz, particularly preferably at least 25 MHz, in particular at least 80 MHz, can be used. Laser light sources selected from fiber-based femtosecond lasers or pulsed solid-state lasers, preferably titanium: sapphire lasers or diode lasers, which can be combined with frequency conversion units, which are particularly designed for frequency multiplication, for generating sum frequencies or for generating difference frequencies, are particularly suitable for this purpose. Depending in particular on the lithography process used for this purpose, wavelengths in the near-infrared, visible or ultraviolet spectral range or in the range of extreme UV radiation (EUV) or X-ray wavelengths can preferably be used. In a particularly preferred embodiment, the wavelengths can be in a range from 150 nm to 1700 nm, in particular in a range from 300 nm to 1100 nm. In the case of pulsed lasers, two-, three- or multi-photon absorption effects can be achieved by selecting the pulse duration and pulse energy. Emission wavelengths between 360 nm and 550 nm, especially around 365 nm, 385 nm, 405 nm, 550 nm and 532 nm, are suitable for lithography processes based on ton absorption using continuous wave lasers or LEDs. To increase the resolution of lithography processes, the principle of "Stimulated Emission Depletion" (STED) can be used with suitable photoinitiators, based on corresponding microscopy methods.
In einer bestimmten Ausführungsform kann es vorkommen, dass der durch ein Mikrostrukturierungsverfahren erzeugte Teilbereich der Trägerstruktur, die zusätzlichen Abschattungsstrukturen, die mechanischen Schutzstrukturen oder die Schutzschichten größer sind als die verfügbare Schreibfeldgröße der zur Herstellung mittels des Strukturierungsverfahrens genutzten Maschine. In diesen Fällen können die betreffenden Strukturen in einzelne Abschnitte aufgeteilt werden, die jeweils innerhalb eines Schreibfeldes liegen und die durch präzises Aneinanderfügen (engl. stitching) dieser Abschnitte hergestellt werden. Die Auswahl der Schreibfeldgröße kann insbesondere unter Betrachtung der erreichbaren Auflösung erfolgen, die bei kleineren Schreibfeldern typischerweise besser wird, und von Stitching-Fehlern an Schreibfeldgrenzen, deren Anzahl sich durch große Schreibfelder reduzieren lässt. Die Schreibfeldgröße liegt bevorzugt zwischen 50 × 50 µm2 und 5 × 5 mm2, besonders bevorzugt zwischen 100 × 100 µm2 und 3 × 3 mm2, und ganz besonders bevorzugt zwischen 200 × 200 µm2 und 1 × 1 mm2. Die Ausrichtgenauigkeit der einzelnen Schreibfelder zueinander ist hierbei bevorzugt besser als 5 µm, besonders bevorzugt besser als 1 µm, insbesondere besser als 500 nm oder 100 nm. In einer besonderen Ausführungsform kommt zur Herstellung ein Zweiphotonen-Lithographie-System zum Einsatz. In diesem Fall kann das verfügbare Schreibfeld für Objektive mit einer numerischen Apertur von 1,4 und einer Vergrößerung von 40 beispielsweise die Form einer Kreisfläche mit einem Durchmesser von 400 µm annehmen.In a specific embodiment, it may happen that the partial area of the carrier structure produced by a microstructuring process, the additional shading structures, the mechanical protective structures or the protective layers are larger than the available writing field size of the machine used for production by means of the structuring process. In these cases, the structures in question can be divided into individual sections, each of which lies within a writing field and which are produced by precisely stitching these sections together. The selection of the writing field size can be made in particular by considering the achievable resolution, which typically improves with smaller writing fields, and stitching errors at writing field boundaries, the number of which can be reduced by large writing fields. The writing field size is preferably between 50 × 50 µm 2 and 5 × 5 mm 2 , particularly preferably between 100 × 100 µm 2 and 3 × 3 mm 2 , and very particularly preferably between 200 × 200 µm 2 and 1 × 1 mm 2 . The alignment accuracy of the individual writing fields to one another is preferably better than 5 µm, particularly preferably better than 1 µm, in particular better than 500 nm or 100 nm. In a particular embodiment, a two-photon lithography system is used for production. In this case, the available writing field for lenses with a numerical aperture of 1.4 and a magnification of 40 can, for example, take the form of a circular area with a diameter of 400 µm.
In bestimmten Ausführungsformen kann der durch ein dreidimensionales Mikrostrukturierungsverfahren erzeugte erste Teilbereich der Trägerstruktur auch leitfähige Werkstoffe umfassen. In diesem Fall können vorzugsweise Verfahren zum 3D-Druck von Metallen zum Einsatz kommen, die insbesondere auf Material Extrusion, pulverbettbasiertem Schmelzen (engl. powder-bedfusion), Material-Jetting, Binder-Jetting, Replika-Abformung, selektivem Lasersintern (engl. selective laser melting), Laserauftragschweißen (engl. laser metal deposition) oder Elektronenstrahlschmelzen basieren können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein Polymer mit einem hohen Anteil an Partikeln (engl. slurry), ausgewählt aus z.B. Kupfer, rostfreiem Stahl, oder anderen leitfähigen Materialien, hergestellt werden. Durch anschließendes Ausbacken des Bauteils in einem Ofen werden die Polymerverbindungen geöffnet und ausgebrannt (engl. debinding and sintering), sodass ein leitfähiges Werkstück zurückbleibt, das die Eigenschaften des Materials, aus dem die Partikel bestehen in hohem Umfang widerspiegelt.In certain embodiments, the first partial region of the carrier structure produced by a three-dimensional microstructuring process can also comprise conductive materials. In this case, methods for 3D printing metals can preferably be used, which can be based in particular on material extrusion, powder bed fusion, material jetting, binder jetting, replica molding, selective laser melting, laser metal deposition or electron beam melting. In a particularly preferred embodiment, a polymer with a high proportion of particles (slurry), selected from e.g. copper, stainless steel or other conductive materials, can be produced. By subsequently baking the component in an oven, the polymer compounds are opened and burned out (debinding and sintering), so that a conductive workpiece remains that reflects the properties of the material from which the particles are made to a high extent.
Die Trägerstruktur kann neben dem durch das dreidimensionale Strukturierungsverfahren erzeugten Teilbereich auch weitere Teilbereiche umfassen, die nicht oder durch andere Verfahren strukturiert werden. So sind Fälle möglich, in denen die Trägerstruktur ein im Wesentlichen ebenes Substrat umfasst, auf dem durch das dreidimensionale Strukturierungsverfahren ein weiterer Teilbereich der Trägerstruktur erzeugt wird, der für sich genommen oder gemeinsam mit dem Substrat den unten definierten Unterschnitt aufweist. Als Substrat eignen sich insbesondere Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs), Indium-Phosphid (InP), Aluminiumoxid (Al2O3), Berylliumoxid, Quarzglas, Saphir, (Gewebtes) PTFE/Glas, Polyolefin, Ferrit/Granit oder eine Keramik. Weiterhin kann das Substrat auch einen elektrisch leitfähigen Teilbereich umfassen. Bei der Beschichtung einer, ein Substrat umfassenden, Trägerstruktur kann es insbesondere möglich sein, dass die mindestens eine, durch den mindestens einen Unterschnitt in der Trägerstruktur festgelegte Freifläche, die zur Isolation an die hieran angrenzenden elektrisch leitenden Strukturen eingerichtet ist, auf dem Substrat angeordnet sein kann und beispielsweise nicht auf dem durch das dreidimensionale Strukturierungsverfahren hergestellten Teilbereich oder dem aus einem isolierenden Material bestehenden Teilbereich der Trägerstruktur angeordnet ist.In addition to the partial area produced by the three-dimensional structuring process, the carrier structure can also comprise further partial areas that are not structured or are structured by other processes. Cases are possible in which the carrier structure comprises an essentially flat substrate on which a further partial area of the carrier structure is produced by the three-dimensional structuring process, which, either alone or together with the substrate, has the undercut defined below. Particularly suitable substrates are silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), beryllium oxide, quartz glass, sapphire, (woven) PTFE/glass, polyolefin, ferrite/granite or a ceramic. Furthermore, the substrate can also comprise an electrically conductive partial area. When coating a carrier structure comprising a substrate, it may be possible in particular for the at least one free area defined by the at least one undercut in the carrier structure, which is designed to insulate the electrically conductive structures adjacent thereto, to be arranged on the substrate and, for example, not to be arranged on the partial area produced by the three-dimensional structuring process or the partial area of the carrier structure consisting of an insulating material.
Die gemäß Verfahrensschritt a) hergestellte Trägerstruktur umfasst weiterhin zumindest einen zweiten Teilbereich umfassend ein elektrisch isolierendes Material, welches
- - einerseits eine mechanisch stabile und eine zumindest bereichsweise elektrisch isolierende Grundlage für eine anschließende, gemäß Verfahrensschritt b) erfolgende Beschichtung mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material bietet; und
- - andererseits in eine gewünschte geometrische, nicht notwendigerweise planare Form gebracht werden kann, auf welcher sich durch die gemäß Verfahrensschritt b) erfolgende Beschichtung die gewünschte elektrische Leitungsstruktur ausbildet.
- - on the one hand, it provides a mechanically stable and at least partially electrically insulating basis for a subsequent coating with the at least one electrically conductive material according to process step b); and
- - on the other hand, it can be brought into a desired geometric, not necessarily planar, shape on which the desired electrical conduction structure is formed by the coating carried out according to process step b).
Als „elektrisch isolierendes Material“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Substanz bezeichnet, deren elektrische Leitfähigkeit σ höchstens 10-4 S/m, bevorzugt höchstens 10-7 S/m, insbesondere höchstens 10-10 S/m, beträgt. Darüber hinaus weist das elektrisch isolierende Material vorzugsweise eine hohe Durchschlagsfestigkeit und vorzugsweise geringe Verluste, insbesondere in Form eines geringen Verlustfaktors tanδ von höchstens 0,1; bevorzugt höchstens 0,05; insbesondere höchstens 0,01 bei der jeweiligen Betriebsfrequenz der elektrischen Leitungsstruktur auf. Hierbei bezeichnet der Begriff der „Betriebsfrequenz“ eine Frequenz der elektromagnetischen Welle, für welche eine ausgewählte elektrische Leitungsanordnung vorzugsweise ausgelegt ist. In analoger Weise wird der Begriff der „Betriebswellenlänge“ als Wellenlänge der elektromagnetischen Welle angegeben, für welche eine ausgewählte elektrische Leitungsanordnung vorzugsweise ausgelegt ist. Als Materialien für den mindestens einen elektrisch isolierenden Teilbereich der Trägerstruktur eignen sich vorzugsweise Keramiken, Gläser, Polymere oder andere organische Verbindungen oder entsprechend dotierte Halbleiter sowie Verbundmaterialien aus den genannten Materialien. Dabei kommen insbesondere Materialien in Frage, die sich durch entsprechende Verfahren dreidimensional strukturieren lassen, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Verfahren und die zugehörigen Materialien so gewählt werden, dass die Herstellung von Freiformstrukturen möglich wird. In einer bevorzugten Ausführungsform kommen polymerbasierte Materialien zur Herstellung der Trägerstruktur zum Einsatz, die bevorzugt ein optisch additiv oder subtraktiv strukturierbares Polymer, z.B. aus der Klasse der Acrylate, ein Epoxidharz oder ein Fluorpolymer enthalten. Wird in Verfahrensschritt a) ein Lithographieverfahren zur Strukturierung eines polymerbasierten Materials eingesetzt, können bevorzugt Polymere verwendet werden, die insbesondere fluoriniert sein können oder polysiloxan-basierte Komponenten aufweisen können.For the purposes of the present invention, an “electrically insulating material” is a substance whose electrical conductivity σ is at most 10 -4 S/m, preferably at most 10 -7 S/m, in particular at most 10 -10 S/m. In addition, In addition, the electrically insulating material preferably has a high dielectric strength and preferably low losses, in particular in the form of a low loss factor tanδ of at most 0.1; preferably at most 0.05; in particular at most 0.01 at the respective operating frequency of the electrical line structure. Here, the term "operating frequency" refers to a frequency of the electromagnetic wave for which a selected electrical line arrangement is preferably designed. In an analogous manner, the term "operating wavelength" is given as the wavelength of the electromagnetic wave for which a selected electrical line arrangement is preferably designed. Materials suitable for the at least one electrically insulating partial area of the carrier structure are preferably ceramics, glasses, polymers or other organic compounds or appropriately doped semiconductors as well as composite materials made of the materials mentioned. Materials that can be structured three-dimensionally using appropriate methods are particularly suitable, with the methods and the associated materials being selected in a preferred embodiment so that the production of free-form structures is possible. In a preferred embodiment, polymer-based materials are used to produce the carrier structure, which preferably contain an optically additive or subtractive structurable polymer, e.g. from the class of acrylates, an epoxy resin or a fluoropolymer. If a lithography process is used in process step a) to structure a polymer-based material, polymers can preferably be used, which can in particular be fluorinated or can have polysiloxane-based components.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann der in Verfahrensschritt a) durch eine dreidimensionales Strukturierungsverfahren erzeugte erste Teilbereich mit dem das elektrisch isolierende Material umfassenden zweiten Teilbereich identisch sein. Die beiden Bereiche können aber auch disjunkt oder überschneidungsfrei sein oder sich gegenseitig ganz oder teilweise umfassen. Ein Beispiel, in dem der zweite Teilbereich den ersten Teilbereich vollständig umfasst, ergibt sich, wenn ein elektrisch leitfähiger Bereich des Substrats durch ein isolierendes Substrat ersetzt wird, so dass nur der isolierende zweite Teilbereich durch 3D-Druck erzeugt wurde. In einem weiteren Beispiel, bei dem die beiden Bereiche disjunkt sind, weist die Trägerstruktur einen metallischen Kern auf, der ein metallisches Substrat und eine isolierende Beschichtung umfasst. Der den ersten Teilbereich ausfüllende Kern wird im ersten Teilbereich der Trägerstruktur durch ein dreidimensionales Strukturierungsverfahren erzeugt, während eine isolierende Beschichtung im zweiten Teilbereich der Trägerstruktur unabhängig davon im Nachgang, insbesondere durch ein isotropes Beschichtungsverfahren, aufgebracht werden kann. In diesem Beispiel sind die beiden Teilbereiche somit disjunkt.In a particularly preferred embodiment, the first partial region produced in method step a) by a three-dimensional structuring process can be identical to the second partial region comprising the electrically insulating material. However, the two regions can also be disjoint or non-overlapping or can fully or partially encompass each other. An example in which the second partial region completely encompasses the first partial region arises when an electrically conductive region of the substrate is replaced by an insulating substrate, so that only the insulating second partial region was produced by 3D printing. In a further example in which the two regions are disjoint, the carrier structure has a metallic core comprising a metallic substrate and an insulating coating. The core filling the first partial region is produced in the first partial region of the carrier structure by a three-dimensional structuring process, while an insulating coating in the second partial region of the carrier structure can be applied independently afterwards, in particular by an isotropic coating process. In this example, the two partial regions are therefore disjoint.
Gemäß Verfahrensschritt a) wird die Trägerstruktur derart hergestellt, dass diese mindestens einen Unterschnitt bezüglich einer Projektionsrichtung aufweist. Die Begriffe „Unterschnitt“, „Unterschneidung“, „Hinterschnitt“ oder „Hinterschneidung“ bezeichnen hierbei jeweils einen bezüglich einer Projektionsrichtung definierten Überhang, welcher in die Oberfläche der Trägerstruktur eingebracht wird. Eine geometrische Definition des Begriffes „Unterschnitt“ ist beispielhaft in
Der mindestens eine Unterschnitt ist dazu eingerichtet, bei mindestens einer räumlich gerichteten, entlang der Projektionsrichtung erfolgenden Beschichtung der Trägerstruktur mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Material einen Schattenwurf zu erzeugen. Der Begriff des „Schattenwurfs“ bezeichnet hierbei ein Ergebnis der Beschichtung der Trägerstruktur mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material, wodurch mindestens eine Freifläche auf der Oberfläche der Trägerstruktur unbeschichtet verbleibt und nicht durch das elektrisch leitfähige Material bedeckt wird. Je nach Ausgestaltung des Beschichtungsprozesses gemäß Verfahrensschritt b) und abhängig von der Gerichtetheit des räumlich anisotropen Materialflusses kann der unbeschichtete Bereich mit dem im geometrischen Sinn abgeschatteten Bereich identisch sein, den abgeschatteten Bereich zumindest bereichsweise umfassen, oder ein Teil des abgeschatteten Bereichs sein.The at least one undercut is designed to create a shadow when the carrier structure is coated with at least one electrically conductive material in a spatially directed manner along the projection direction. The term “shadow” refers to a result of the coating of the carrier structure with the at least one electrically conductive material, whereby at least one free area on the surface of the carrier structure remains uncoated and is not covered by the electrically conductive material. Depending on the design of the coating process according to method step b) and depending on the direction of the spatially anisotropic material flow, the uncoated area can be identical to the area shaded in the geometric sense, can encompass the shaded area at least in part, or can be part of the shaded area.
Gemäß Verfahrensschritt b) erfolgt das Herstellen der elektrischen Leitungsstruktur durch Beschichten der Trägerstruktur mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Material. In einer besonderen Ausgestaltung kann die Beschichtung der Trägerstruktur mehrere Beschichtungsverfahren und/oder Materialien umfassen, wobei mindestens ein Beschichtungsverfahren räumlich gerichtet ist und wobei mindestens ein Material elektrisch leitfähig im hierin definierten Sinn sein muss. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das mindestens eine elektrisch leitfähige Material in einem gerichteten Beschichtungsverfahren aufgebracht.According to process step b), the electrical conductor structure is produced by coating the carrier structure with at least one electrically conductive material. In a particular embodiment, the coating of the carrier structure can comprise several coating methods and/or materials, wherein at least one Coating process is spatially directed and wherein at least one material must be electrically conductive in the sense defined herein. In a preferred embodiment, the at least one electrically conductive material is applied in a directed coating process.
Für das Beschichten der Trägerstruktur kann hierzu ein für diesen Zweck geeignetes Beschichtungsverfahren eingesetzt werden. Das Beschichtungsverfahren kann vorzugsweise ausgewählt sein aus einem Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), insbesondere thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen, Lichtbogenverdampfen, Molekularstrahlepitaxie, Ionenplattieren oder Sputter-Deposition, wobei die Sputter-Deposition DC-Sputtern, HF-Sputtern, Magnetron-Sputtern, reaktives Sputtern, Ionenstrahl-Sputtern oder Atomstrahl-Sputtern umfasst; oder aus einem Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) einschließlich plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD), thermischem Spritzen oder Galvanisieren. Bei diesen Verfahren lässt sich der Grad der räumliche Anisotropie, also der Gerichtetheit des Materialtransports während des Beschichtungsprozesses, durch verschiedene Parameter, insbesondere durch den Druck, unter dem die Beschichtung stattfindet, einstellen. Neben räumlich anisotropen, also gerichteten Beschichtungsprozessen können dabei auch isotrope Prozesse zum Einsatz kommen, bei denen eine allseitige Beschichtung der Strukturen erfolgt. Hier sind eine Vielzahl von Verfahren denkbar wie z.B. Tauch- oder Spritzverfahren, Spin-Coating, Atomlagenabscheidung (engl. atomic layer deposition, ALD) oder galvanische Verfahren. In einer besonderen Ausgestaltung kann nach einer gerichteten Beschichtung mit einem Metall eine isotrope Beschichtung mit einem inerten Schutzmaterial aufgebracht werden, insbesondere um eine Oxidation der Metallbereiche zu verhindern. In einer besonderen Ausgestaltung kann eine Dicke der aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material aufgebrachten elektrisch leitenden Strukturen der elektrischen Leitungsstruktur durch galvanisches Aufwachsen erhöht werden, um die Robustheit der Beschichtung, insbesondere bei mechanischer Beanspruchung zu erhöhen. Hierbei kann die erzielte Dicke der elektrischen Leitungsstruktur bevorzugt größer als 1 µm, besonders bevorzugt größer als 10 µm, insbesondere größer als 20 µm oder 50 µm sein. Hierbei lässt sich die erzielte Dicke insbesondere durch die Einstellung der Prozessparameter wie Stromdichte, Temperatur und Zeit für das jeweilige Material anpassen.For coating the support structure, a coating process suitable for this purpose can be used. The coating process can preferably be selected from a physical vapor deposition (PVD) process, in particular thermal evaporation, electron beam evaporation, laser beam evaporation, arc evaporation, molecular beam epitaxy, ion plating or sputter deposition, where the sputter deposition comprises DC sputtering, RF sputtering, magnetron sputtering, reactive sputtering, ion beam sputtering or atom beam sputtering; or from a chemical vapor deposition (CVD) process including plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), thermal spraying or electroplating. In these processes, the degree of spatial anisotropy, i.e. the directionality of the material transport during the coating process, can be adjusted by various parameters, in particular by the pressure under which the coating takes place. In addition to spatially anisotropic, i.e. directional coating processes, isotropic processes can also be used in which the structures are coated on all sides. A large number of processes are conceivable here, such as dipping or spraying processes, spin coating, atomic layer deposition (ALD) or galvanic processes. In a special embodiment, after a directional coating with a metal, an isotropic coating with an inert protective material can be applied, in particular to prevent oxidation of the metal areas. In a special embodiment, a thickness of the electrically conductive structures of the electrical line structure applied from the at least one electrically conductive material can be increased by galvanic growth in order to increase the robustness of the coating, in particular under mechanical stress. The achieved thickness of the electrical line structure can preferably be greater than 1 µm, particularly preferably greater than 10 µm, in particular greater than 20 µm or 50 µm. The thickness achieved can be adjusted for the respective material, in particular by setting the process parameters such as current density, temperature and time.
Als „elektrisch leitfähiges Material“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Substanz bezeichnet, deren elektrische Leitfähigkeit σ bevorzugt mindestens 106 S/m, besonders bevorzugt mindestens 107 S/m, insbesondere mindestens 5 × 107 S/m, beträgt. Hierfür besonders geeignete Materialen umfassen Silber, Kupfer, Gold und Aluminium; eine Verwendung anderer Metalle ist jedoch ebenfalls möglich. Hierbei kann die elektrische Leitungsstruktur einen einheitlichen Bereich aus einem einzigen elektrisch leitfähigen Material, eine gemischte Phase aus mindestens zwei voneinander verschiedenen elektrisch leitfähigen Materialien, insbesondere eine Legierung aus mindestens zwei voneinander verschiedenen Metallen, und/oder einen Schichtaufbau aus mindestens zwei voneinander verschiedenen Schichten, die jeweils eine einheitliche Phase oder eine gemischte Phase umfassen, aufweisen.For the purposes of the present invention, an “electrically conductive material” refers to a substance whose electrical conductivity σ is preferably at least 10 6 S/m, particularly preferably at least 10 7 S/m, in particular at least 5 × 10 7 S/m. Materials particularly suitable for this purpose include silver, copper, gold and aluminum; however, the use of other metals is also possible. The electrical conduction structure can have a uniform region made of a single electrically conductive material, a mixed phase made of at least two different electrically conductive materials, in particular an alloy made of at least two different metals, and/or a layer structure made of at least two different layers, each of which comprises a uniform phase or a mixed phase.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Abfolge der Schichten in dem Schichtaufbau auf eine bevorzugte Weise ausgewählt werden. Eine bevorzugte Schichtfolge kann insbesondere eine an die Trägerstruktur unmittelbar oder mittelbar angrenzende erste Schicht umfassen, welche einen Haftvermittler mit guten Adhäsionseigenschaften in Bezug auf ein darunter angeordnetes Substrat und/oder eine darüber angeordnete Schicht aufweist, wobei die erste Schicht insbesondere Titan, einen Kern aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit, bevorzugt aus Kupfer oder Gold, und einer an die Umgebung angrenzenden äußeren Schicht zur Passivierung aus einem chemisch resistenten, nicht zur Oxidation neigenden Material, bevorzugt Gold, Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid, umfassen kann. Zusätzlich kann mindestens eine weitere Schicht, bevorzugt Titan, zu einem Diffusionsschutz zwischen dem Material des Kerns und der Passivierung eingebracht werden. Eine Verwendung anderer Materialien ist ebenfalls möglich. Damit kann die elektrische Leitungsstruktur gleichzeitig für einen besonders hohen Ladungstransport und für eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber der Umgebung, in der gegenüber dem elektrisch leitfähigen Material aggressive Substanzen, insbesondere Sauerstoff, auftreten können, eingerichtet sein. Die Aufbringung dieser Schichten muss nicht notwendigerweise in einem räumlich gerichteten Prozess geschehen. So kann es insbesondere für die Passivierungsschicht hilfreich sein, einen isotropen Prozess zu verwenden, welcher die elektrische Leitungsanordnung von mehreren Seiten, bevorzugt von allen Seiten, schützt, insbesondere Atomlagenabscheidung oder Aufdampfen unter hohem Druck.In a preferred embodiment, a sequence of layers in the layer structure can be selected in a preferred manner. A preferred layer sequence can in particular comprise a first layer directly or indirectly adjacent to the carrier structure, which has an adhesion promoter with good adhesion properties in relation to a substrate arranged underneath and/or a layer arranged above, wherein the first layer can in particular comprise titanium, a core made of a material with high conductivity, preferably copper or gold, and an outer layer adjacent to the environment for passivation made of a chemically resistant material that does not tend to oxidize, preferably gold, silicon nitride or silicon dioxide. In addition, at least one further layer, preferably titanium, can be introduced between the material of the core and the passivation to provide diffusion protection. The use of other materials is also possible. The electrical conduction structure can thus be designed simultaneously for particularly high charge transport and for particularly high resistance to the environment in which substances that are aggressive to the electrically conductive material, in particular oxygen, can occur. The application of these layers does not necessarily have to be done in a spatially directed process. For the passivation layer in particular, it can be helpful to use an isotropic process that protects the electrical conductor arrangement from several sides, preferably from all sides, in particular atomic layer deposition or vapor deposition under high pressure.
Eine Leitschichtdicke γ der elektrischen Leitungsstruktur kann, basierend auf dem Skin-Effekt und unter Berücksichtigung der Vakuum-Betriebsfrequenz, in vielen Fällen insbesondere anhand Gleichung (1) in Näherung abgeschätzt werden:
Hierbei ist die Leitschichtdicke γ als resultierende Wandstärke eines fiktiven Rundleiters, der für Gleichstrom denselben Widerstand wie ein Vollleiter infolge des Skin-Effektes bei einer Frequenz f aufweist, festgelegt. Die absolute Permeabilität µ = µ0 µr setzt sich aus der Permeabilitätskonstanten µ0 = 1,256 · 10-6 N/A2 sowie der relativen Permeabilitätszahl µr des für den Rundleiter verwendeten elektrisch leitfähigen Materials zusammen. Die elektrische Leitfähigkeit des elektrisch leitfähigen Materials wird mit σ bezeichnet. Zum Beispiel ergibt sich für Kupfer bei einer Vakuum-Betriebswellenlänge von ca. 1 mm und einer elektrischen Leitfähigkeit σ = 5,8 · 106 S/m eine Leitschichtdicke von γ = 0,12 µm. Die Schichtdicke des elektrisch leitfähigen Materials wird daher bei Einsatz des Beschichtungsprozesses vorzugsweise mindestens so groß gewählt, dass die Schichtdicke bevorzugt das Dreifache, besonders bevorzugt das Fünffache, insbesondere das Zehnfache, der Leitschichtdicke bei der angestrebten Betriebsfrequenz bzw. der angestrebten Betriebswellenlänge beträgt. Für andere Betriebswellenlängen lassen sich die Schichtdicken insbesondere unter Berücksichtigung der Leitfähigkeit der verwendeten elektrisch leitfähigen Materialien, proportional zur Wurzel der Wellenlänge skalieren.The conductive layer thickness γ is defined as the resulting wall thickness of a fictitious round conductor which has the same resistance for direct current as a solid conductor due to the skin effect at a frequency f. The absolute permeability µ = µ 0 µ r is made up of the permeability constant µ 0 = 1.256 · 10 -6 N/A 2 and the relative permeability number µ r of the electrically conductive material used for the round conductor. The electrical conductivity of the electrically conductive material is designated σ. For example, for copper with a vacuum operating wavelength of approx. 1 mm and an electrical conductivity σ = 5.8 · 10 6 S/m, the conductive layer thickness is γ = 0.12 µm. When using the coating process, the layer thickness of the electrically conductive material is therefore preferably selected to be at least so large that the layer thickness is preferably three times, particularly preferably five times, in particular ten times, the conductive layer thickness at the desired operating frequency or the desired operating wavelength. For other operating wavelengths, the layer thicknesses can be scaled proportionally to the square root of the wavelength, particularly taking into account the conductivity of the electrically conductive materials used.
Gemäß Verfahrensschritt b) umfasst die Beschichtung der Trägerstruktur mindestens einen räumlich gerichteten Beschichtungsprozess, der entlang der auf den mindestens einen Unterschnitt ausgerichteten Projektionsrichtung orientiert ist. Hierdurch erfolgt eine Auftragung des elektrisch leitfähigen Materials als elektrische Leitungsstruktur in Form einer oder mehrerer elektrisch leitenden Strukturen, die auf festgelegte Weise innerhalb einer Querschnittsebene elektrisch voneinander getrennt oder elektrisch miteinander verbunden sind, auf der Trägerstruktur, wobei die Richtung der Beschichtung einer auf den Unterschnitt bezogenen Projektionsrichtung entspricht. Der mindestens eine in die Trägerstruktur eingebrachte Unterschnitt bewirkt, wie oben bereits beschrieben, eine Ausbildung mindestens einer unbeschichteten Freifläche auf der Oberfläche der Trägerstruktur, welche an gewünschten Stellen auf der Oberfläche der Trägerstruktur eine elektrische Isolation zwischen den, an die mindestens eine Freifläche angrenzenden elektrisch leitenden Strukturen bereitstellt. Auf diese Weise bildet sich auf der Oberfläche der Trägerstruktur die gewünschte elektrische Leitungsstruktur aus, welche die Mehrzahl der elektrisch leitenden Strukturen, die auf festgelegte Weise innerhalb einer Querschnittsebene elektrisch voneinander getrennt oder elektrisch miteinander verbunden sind, umfasst. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Unterschnitt bereits während Verfahrensschritt a) derart im Wissen über die während Verfahrensschritt b) gewünschte Projektionsrichtung erzeugt wird, insbesondere dass über die Form der Trägerstruktur und dem darin eingebrachten mindestens einen Unterschnitt die abschließende Form der gewünschten elektrischen Leitungsstruktur, welche die Mehrzahl der elektrisch leitenden Strukturen, die auf festgelegte Weise elektrisch voneinander getrennt oder elektrisch miteinander verbunden sind, umfasst, unter Berücksichtigung der direkten Sichtlinie zwischen jedem zu beschichtenden Punkt P auf der Trägerstruktur und dem Ort der Bedampfungsquelle, aus welcher das zur Beschichtung der Trägerstruktur verwendete elektrisch leitfähige Material bereitgestellt wird, frei im Raum festgelegt wird.According to method step b), the coating of the carrier structure comprises at least one spatially directed coating process that is oriented along the projection direction aligned with the at least one undercut. This results in the electrically conductive material being applied to the carrier structure as an electrical conduction structure in the form of one or more electrically conductive structures that are electrically separated from one another or electrically connected to one another in a defined manner within a cross-sectional plane, the direction of the coating corresponding to a projection direction related to the undercut. The at least one undercut introduced into the carrier structure causes, as already described above, the formation of at least one uncoated open area on the surface of the carrier structure, which provides electrical insulation between the electrically conductive structures adjacent to the at least one open area at desired locations on the surface of the carrier structure. In this way, the desired electrical conduction structure is formed on the surface of the carrier structure, which comprises the majority of electrically conductive structures that are electrically separated from one another or electrically connected to one another in a defined manner within a cross-sectional plane. In this case, it is particularly advantageous if the at least one undercut is already produced during process step a) in such a way with knowledge of the projection direction desired during process step b), in particular that the final shape of the desired electrical conduction structure, which comprises the majority of electrically conductive structures that are electrically separated from one another or electrically connected to one another in a defined manner, is freely defined in space via the shape of the carrier structure and the at least one undercut introduced therein, taking into account the direct line of sight between each point P to be coated on the carrier structure and the location of the vapor deposition source from which the electrically conductive material used to coat the carrier structure is provided.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), insbesondere des Elektronen- oder Laserstrahlverdampfens verwendet werden. Dabei kann durch Wahl eines ausreichenden Arbeitsabstands zwischen dem Ort der Bedampfungsquelle und der zu beschichtenden Trägerstruktur in guter Näherung eine durch die Verbindungslinie zwischen der Bedampfungsquelle und der zu beschichtenden Trägerstruktur festgelegte Bedampfungsrichtung eingestellt werden, welcher der gewünschten, auf den erfindungsgemäßen Unterschnitt bezogenen Projektionsrichtung entspricht. Hierbei beträgt der Abstand zwischen der Bedampfungsquelle und der zu beschichtenden Trägerstruktur bevorzugt mehr als 25 cm, besonders bevorzugt mehr als 50 cm, insbesondere mehr als 75 cm oder 100 cm, so dass der Fluss der von der Bedampfungsquelle ausgehenden Bedampfungsstrahlen um die festgelegt Projektionsrichtung am Ort der zu beschichtenden Trägerstruktur eine Divergenz von bevorzugt weniger als 10°, besonders bevorzugt weniger als 5°, insbesondere weniger als 2° aufweist. Unter dem Begriff der „Divergenz“ am Ort der zu beschichtenden Trägerstruktur wird die Varianz oder die Standardabweichung der Richtungen verstanden, unter welchen die von einer Bedampfungsquelle ausgehenden Strahlen an einem bestimmten Punkt der Trägerstruktur auftreffen. Die Varianz kann insbesondere aus einem Verhältnis der lateralen Ausdehnung der Bedampfungsquelle zu einem Abstand der Bedampfungsquelle von der zu beschichtenden Trägerstruktur bestimmt werden. Eine hohe Varianz der Richtung der auftreffenden Strahlen kann in der Regel zu einer entsprechenden Unschärfe der Kante des durch den mindestens einen Unterschnitt erzeugten Schattenwurfs führen, mit der nachteilige Effekte bezüglich der Eigenschaften der zu erzeugenden elektrischen Leitungsanordnung einhergehen können. Eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Bedampfungsrichtung und einer gewünschten, auf den erfindungsgemäßen Unterschnitt bezogenen Projektionsrichtung kann bevorzugt höchstens 20°, besonders bevorzugt höchstens 10°, und insbesondere höchstens 5° oder 2°, betragen. Ein Arbeitsdruck in der Kammer der Beschichtungsanlage kann hierbei vorzugsweise so gewählt, dass eine mittlere freie Weglänge der bei der Bedampfung transferierten Teilchen den Abstand zwischen Bedampfungsquelle und der zu beschichtenden Trägerstruktur übersteigt. Der Begriff der „mittleren freie Weglänge“ bezeichnet hierbei eine Weglänge, die ein Teilchen, insbesondere ausgewählt aus einem Atom, Molekül, Ion oder Elektron, in einem gegebenen Material im Durchschnitt zurücklegt, bevor es zu einem Zusammenstoß mit einem anderen Teilchen kommt. Hat ein Teilchenstrom in einem Material die mittlere freie Weglänge durchlaufen, so hat ein Bruchteil 1/e des Teilchenstroms noch keinen Zusammenstoß mit einem anderen Teilchen erfahren. Die mittlere freie Weglänge übersteigt vorzugsweise den Abstand zwischen der Bedampfungsquelle und der zu beschichtenden Trägerstruktur um einen Faktor von mindestens 3, besonders bevorzugt um einen Faktor von mindestens 8 oder 20, insbesondere um einen Faktor von mindestens 100 oder 200. Der Druck kann hierbei typischerweise einen Wert von 10-7 Pa bis 10-3 Pa annehmen, insbesondere abhängig vom jeweils gewählten Material.In a preferred embodiment, the method of physical vapor deposition (PVD), in particular electron or laser beam evaporation, can be used. By selecting a sufficient working distance between the location of the vapor deposition source and the carrier structure to be coated, a vapor deposition direction defined by the connecting line between the vapor deposition source and the carrier structure to be coated can be set to a good approximation, which corresponds to the desired projection direction related to the undercut according to the invention. The distance between the vapor deposition source and the carrier structure to be coated is preferably more than 25 cm, particularly preferably more than 50 cm, in particular more than 75 cm or 100 cm, so that the flow of the vapor deposition beams emanating from the vapor deposition source has a divergence of preferably less than 10°, particularly preferably less than 5°, in particular less than 2° around the defined projection direction at the location of the carrier structure to be coated. The term "divergence" at the location of the carrier structure to be coated is understood to mean the variance or standard deviation of the directions in which the rays emanating from a vapor deposition source impinge on a specific point on the carrier structure. The variance can be determined in particular from a ratio of the lateral extent of the vapor deposition source to a distance of the vapor deposition source from the carrier structure to be coated. A high variance in the direction of the impinging rays can generally lead to a corresponding blurring of the edge of the shadow created by the at least one undercut, which can have adverse effects on the properties of the electrical line arrangement to be created. A deviation between the actual vapor deposition direction and a desired projection direction related to the undercut according to the invention can preferably be at most 20°, particularly preferably at most 10°, and in particular at most 5° or 2°. A working pressure in the chamber of the coating system can preferably be selected so that a mean free path of the particles transferred during vapor deposition exceeds the distance between the vapor deposition source and the carrier structure to be coated. The term “mean free path” refers to a path length that a particle, in particular selected from an atom, molecule, ion or electron, travels on average in a given material before it collides with another particle. If a particle stream in a material has passed through the mean free path, a
In einer besonderen Ausgestaltung kann bei der Durchführung des Verfahrensschritts b) nicht nur die gewünschte elektrische Leitungsstruktur ausgebildet werden, sondern darüber hinaus mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Struktur erzeugt werden, die nicht notwendigerweise ein funktionsrelevanter Bestandteil der angestrebten elektrischen Leitungsstruktur ist. Hierbei ist es daher wünschenswert, wenn der mindestens eine Unterschnitt derart ausgestaltet wird, dass die mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Struktur in ausreichend großem Abstand zu der gewünschten elektrischen Leitungsstruktur angeordnet sein kann. In einer derartigen Anordnung kann ein Einfluss der zusätzlich erzeugten elektrisch leitfähigen Struktur auf die in der gewünschten elektrischen Leitungsstruktur geführten elektromagnetischen Welle, die auch als „Mode“ bezeichnet werden kann, vorzugsweise minimiert werden. Insbesondere um ein Koppeln einer in der gewünschten elektrischen Leitungsstruktur geführten Mode mit mindestens einer weiteren elektrisch leitfähigen Struktur zu vermeiden, kann hierbei ein Abstand zwischen den beiden Strukturen festlegt werden, welcher mindestens so groß gewählt wird, dass dieser eine Eindringtiefe ε der in der gewünschten elektrischen Leitungsstruktur geführten elektromagnetischen Welle in den umgebenden Raumbereich übertrifft, vorzugsweise um mindestens das Doppelte, besonders bevorzugt das Fünffache, insbesondere das Zehnfache, der Eindringtiefe ε. Der Begriff der „Eindringtiefe ε“ bezeichnet hierbei eine Tiefe, bei welcher ein, mit einer in einer elektrischen Leitungsstruktur geführten Mode assoziiertes evaneszentes elektrisches Feld um einen Faktor 1/e abgefallen ist.In a particular embodiment, when carrying out method step b), not only can the desired electrical line structure be formed, but at least one further electrically conductive structure can also be produced, which is not necessarily a functionally relevant component of the desired electrical line structure. It is therefore desirable for the at least one undercut to be designed in such a way that the at least one further electrically conductive structure can be arranged at a sufficiently large distance from the desired electrical line structure. In such an arrangement, an influence of the additionally generated electrically conductive structure on the electromagnetic wave guided in the desired electrical line structure, which can also be referred to as a "mode", can preferably be minimized. In particular, in order to avoid coupling of a mode guided in the desired electrical conduction structure with at least one other electrically conductive structure, a distance between the two structures can be specified which is chosen to be at least large enough that it exceeds a penetration depth ε of the electromagnetic wave guided in the desired electrical conduction structure into the surrounding spatial area, preferably by at least twice, particularly preferably five times, in particular ten times, the penetration depth ε. The term "penetration depth ε" here refers to a depth at which an evanescent electric field associated with a mode guided in an electrical conduction structure has dropped by a factor of 1/e.
Mit dem hierin beschriebenen Verfahren lassen sich eine Vielzahl an unterschiedlichen elektrischen Leitungsstrukturen auf einer Trägerstruktur erzeugen.The method described here can be used to produce a variety of different electrical conductor structures on a carrier structure.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur hierbei eine einzelne Mikrostreifenleitung umfassen, welche aus einer gegenüber der Umgebung in allen Querschnittsebenen entlang der elektrischen Leitungsstruktur elektrisch isolierten, elektrisch leitenden Struktur gebildet ist. Eine elektrische Isolation der elektrisch leitenden Struktur gegenüber der Umgebung kann hierbei bevorzugt durch die mindestens eine Freifläche auf der Oberfläche der Trägerstruktur erreicht werden, die durch den Schattenwurf des mindestens einen Unterschnittes während des Beschichtungsschritts unbeschichtet verbleibt. Die elektrisch leitende Struktur kann hierbei insbesondere als elektrische Leitung oder als Wellenleiter auf der Trägerstruktur ausgeführt sein.In a preferred embodiment, the electrical line structure can comprise a single microstrip line, which is formed from an electrically conductive structure that is electrically insulated from the environment in all cross-sectional planes along the electrical line structure. Electrical insulation of the electrically conductive structure from the environment can preferably be achieved by the at least one free area on the surface of the carrier structure, which remains uncoated due to the shadow cast by the at least one undercut during the coating step. The electrically conductive structure can in particular be designed as an electrical line or as a waveguide on the carrier structure.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur mindestens zwei elektrisch leitende Strukturen aufweisen, die, räumlich voneinander getrennt, beabstandet auf der Trägerstruktur angeordnet und gleichzeitig in allen Querschnittsebenen entlang der elektrischen Leitungsstruktur elektrisch voneinander isoliert sein können. Hierbei können die mindestens zwei elektrisch leitenden Strukturen vorzugsweise dadurch räumlich voneinander getrennt und elektrisch voneinander isoliert sein, dass die mindestens eine, durch den mindestens einen Unterschnitt erzeugte Freifläche zwischen den mindestens zwei elektrisch leitenden Strukturen angeordnet ist.In a further preferred embodiment, the electrical line structure can have at least two electrically conductive structures which, spatially separated from one another, can be arranged at a distance on the support structure and at the same time can be electrically insulated from one another in all cross-sectional planes along the electrical line structure. In this case, the at least two electrically conductive structures can preferably be spatially separated from one another and electrically insulated from one another in that the at least one free area created by the at least one undercut is arranged between the at least two electrically conductive structures.
In dieser Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur mehrere, einzelne, voneinander elektrisch isolierte, elektrisch leitende Strukturen in Form einer Mehrzahl von Mikrostreifenleitungen umfassen. Die mindestens zwei isolierten Mikrostreifenleitungen können hierbei auf demselben elektrischen Potential oder auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen. Die Mikrostreifenleitungen können hierbei zum Beispiel parallel zueinander angeordnet sein. Andere Ausgestaltungen der Mikrostreifenleitungen sind jedoch denkbar. In this embodiment, the electrical line structure can comprise several individual, electrically conductive structures in the form of a plurality of microstrip lines that are electrically insulated from one another. The at least two insulated microstrip lines can be at the same electrical potential or at different electrical potentials. The microstrip lines can be arranged parallel to one another, for example. However, other embodiments of the microstrip lines are conceivable.
In dieser Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur insbesondere eine Schlitzleitung sein oder umfassen, wobei die Schlitzleitung zwei elektrisch leitende Strukturen aufweist, die räumlich voneinander getrennt und in allen Querschnittsebenen entlang der elektrischen Leitungsstruktur voneinander elektrisch isoliert sind, wobei die zwei elektrisch leitenden Strukturen auf demselben elektrischen Potential liegen.In this embodiment, the electrical line structure can in particular be or comprise a slot line, wherein the slot line has two electrically conductive structures which are spatially separated from one another and electrically insulated from one another in all cross-sectional planes along the electrical line structure, wherein the two electrically conductive structures are at the same electrical potential.
In dieser Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur (1) eine Koplanarleitung sein oder umfassen, wobei die Koplanarleitung drei elektrisch leitende Strukturen aufweist, die räumlich voneinander getrennt und in allen Querschnittsebenen entlang der elektrischen Leitungsstruktur voneinander elektrisch isoliert sind, wobei zwei der elektrisch leitenden Strukturen auf demselben elektrischen Potential liegen, während eine dritte der elektrisch leitenden Strukturen auf einem anderen elektrischen Potential liegt.In this embodiment, the electrical line structure (1) can be or comprise a coplanar line, wherein the coplanar line has three electrically conductive structures which are spatially separated from one another and electrically insulated from one another in all cross-sectional planes along the electrical line structure, wherein two of the electrically conductive structures are at the same electrical potential, while a third of the electrically conductive structures is at a different electrical potential.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur in Form einer Antenne ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur bevorzugt mehrere, einzelne, innerhalb einer Querschnittebene voneinander elektrisch isolierte, elektrisch leitende Strukturen umfassen, welche entlang der Leitungsstruktur in festgelegter Weise verändert werden und insbesondere auch innerhalb mindestens einer weiteren Querschnittsebene der elektrischen Leitungsstruktur in festgelegter Weise elektrisch verbunden werden können. In dieser Ausgestaltung kann mindestens eine, durch den mindestens einen Unterschnitt erzeugte Freifläche insbesondere dazu eingerichtet sein, einen Übergang eines leitungsgebundenen elektrischen Signals zu einer Freiraum-Welle zu ermöglichen.In a further preferred embodiment, the electrical line structure can be designed in the form of an antenna. In this embodiment, the electrical line structure can preferably comprise several individual, electrically conductive structures that are electrically insulated from one another within a cross-sectional plane, which can be changed in a defined manner along the line structure and in particular can also be electrically connected in a defined manner within at least one further cross-sectional plane of the electrical line structure. In this embodiment, at least one free area created by the at least one undercut can be designed in particular to enable a transition of a line-bound electrical signal to a free-space wave.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur zusätzlich zu den gewünschten elektrisch leitenden Strukturen innerhalb einer Querschnittsebene mindestens eine oben näher beschriebene weitere elektrisch leitfähige Struktur umfassen, insbesondere um bestimmte Funktionen zu ermöglichen. In dieser Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur insbesondere in Form eines elektrischen Leitungskopplers ausgebildet sein. Der elektrische Leitungskoppler kann hierbei zwei elektrisch leitende Strukturen in Form von zwei Wellenleitern aufweisen, die beabstandet auf der Trägerstruktur angeordnet und in allen Querschnittsebenen entlang der Leitungsstruktur elektrisch voneinander isoliert sein können, wobei die beiden Wellenleiter unterschiedliche Signale führen und einen gegenseitigen Abstand zueinander aufweisen, so dass eine gewünschte Überkopplung eines elektrischen Felds von der einen elektrisch leitenden Struktur auf die andere elektrisch leitende Struktur über mindestens eine weitere elektrisch leitfähige Struktur eingestellt werden kann.In a further preferred embodiment, the electrical line structure can comprise, in addition to the desired electrically conductive structures within a cross-sectional plane, at least one further electrically conductive structure described in more detail above, in particular to enable certain functions. In this embodiment, the electrical line structure can be designed in particular in the form of an electrical line coupler. The electrical line coupler can have two electrically conductive structures in the form of two waveguides, which can be arranged at a distance on the support structure and can be electrically insulated from one another in all cross-sectional planes along the line structure, wherein the two waveguides carry different signals and are spaced apart from one another, so that a desired coupling of an electrical field from one electrically conductive structure to the other electrically conductive structure can be set via at least one further electrically conductive structure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die elektrische Leitungsstruktur in Form einer elektrischen Tastspitze (engl. probe tip) ausgeführt sein, die sich zur Kontaktierung von elektrischen Schaltungen, insbesondere Hochfrequenz-(HF-)Schaltungen eignet und die zu diesem Zweck vorzugsweise mindestens ein Kontaktelement aufweisen kann. Das mindestens eine Kontaktelement kann durch eine entsprechende Formgebung der zu beschichtenden Trägerstruktur als Kontaktspitze ausgestaltet sein oder auf geeigneten, in einer Richtung senkrecht zur beschichteten Fläche hervorstehenden Strukturelementen beruhen, die eine geometrisch präzise Kontaktierung von entsprechenden Kontaktflächen (engl. pads oder probe-pads) auf einem Chip oder einem ebenen Substrat erlauben.In a further preferred embodiment, the electrical conductor structure can be designed in the form of an electrical probe tip, which is suitable for contacting electrical circuits, in particular high-frequency (HF) circuits, and which can preferably have at least one contact element for this purpose. The at least one contact element can be designed as a contact tip by appropriately shaping the carrier structure to be coated or can be based on suitable structural elements protruding in a direction perpendicular to the coated surface, which allow geometrically precise contacting of corresponding contact surfaces (pads or probe pads) on a chip or a flat substrate.
Eine Herstellung von weiteren elektrischen Leitungsstrukturen, welche über spezielle Geometrien verfügen oder sich für besondere Zwecke eignen können, ist mit dem hierin beschriebenen Verfahren denkbar.The production of further electrical conductor structures which have special geometries or may be suitable for special purposes is conceivable using the method described here.
Ein besonderer Vorteil des hierin beschriebenen Verfahrens liegt darin, dass der mindestens eine Unterschnitt es ermöglichen kann, die Trägerstruktur für die elektrische Leitungsstruktur derart auszugestalten, dass, basierend auf dem elektrisch leitfähigen Material der elektrischen Leitungsstruktur und der Geometrie der Trägerstruktur, eine effektive Permittivität des in der elektrischen Leitungsstruktur geführten Modus eingestellt und entlang der Leitungsstruktur oder der in der Leitungsstruktur vorliegenden Ausbreitungsrichtung des elektromagnetischen Feldes variiert werden kann. Eine derartige Art der Ausgestaltung kann insbesondere vorteilhaft sein, um einen Einfluss einer hohen Dielektrizitätskonstanten, beispielsweise eines Substrats, für eine Antenne zu verringern, indem der in der elektrischen Leitungsstruktur geführte Modus graduell vom Substrat weggeführt wird, insbesondere durch eine Variation der mindestens einen Unterschneidung entlang der Leitungsstruktur. Hierdurch kann es ermöglicht werden, die effektiv von dem Modus erfasste Permittivität an die lokalen Gegebenheiten anzupassen, um so Leitungsverluste zu verringern oder die Leitungsimpedanz graduell einzustellen. Hierbei bezeichnet der Betriff „graduell“ einen stetigen Übergang einer charakteristischen Größe einer Mode, insbesondere der Impedanz, bevorzugt ausgehend von einem Substrat mit hoher Dielektrizitätskonstanten zu einem Teilbereich der Trägerstruktur basierend auf einem Material mit geringerer Dielektrizitätskonstanten, insbesondere durch eine lineare Überführung der Geometrien an den Übergängen.A particular advantage of the method described herein is that the at least one undercut can make it possible to design the support structure for the electrical line structure in such a way that, based on the electrically conductive material of the electrical line structure and the geometry of the support structure, an effective permittivity of the mode guided in the electrical line structure can be set and varied along the line structure or the propagation direction of the electromagnetic field present in the line structure. Such a type of design can be particularly advantageous for reducing the influence of a high dielectric constant, for example of a substrate, for an antenna by gradually guiding the mode guided in the electrical line structure away from the substrate, in particular by varying the at least one undercut along the line structure. This can make it possible to adapt the permittivity effectively captured by the mode to the local conditions in order to reduce line losses or to gradually adjust the line impedance. Here, the term “gradual” refers to a continuous transition of a characteristic value of a mode, in particular the impedance, preferably starting from a substrate with a high dielectric constant to a partial region of the carrier structure based on a material with a lower dielectric constant, in particular by a linear transition of the geometries at the transitions.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das hierin beschriebene Verfahren dazu verwendet werden, um mindestens einen elektrischen Leitungsübergang zu mindestens einer bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstruktur, welche zuvor, mittels des hierin beschriebenen Verfahrens und/oder mittels konventioneller Fertigungsmethoden hergestellt wurde, auf einem Substrat bereitzustellen. Hierfür kann die Trägerstruktur derart an der bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstruktur ausgerichtet werden, dass das Beschichten der Trägerstruktur mit dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material derart entlang der Projektionsrichtung, die auf den mindestens einen Unterschnitt ausgerichtet ist, erfolgt, dass der mindestens eine elektrische Leitungsübergang von der bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstruktur zu der sich bildenden elektrisch leitenden Struktur der elektrischen Leitungsstruktur hergestellt wird. Die Trägerstruktur kann hierbei mittels des mindestens einen Unterschnitts dafür sorgen, dass die vorhandene elektrische Leitungsstruktur in allen Querschnittsebenen entlang der Leitungsstruktur elektrisch isoliert verbleibt.In a further embodiment, the method described herein can be used to provide at least one electrical line transition to at least one existing electrical line structure, which was previously produced by means of the method described herein and/or by means of conventional manufacturing methods, on a substrate. For this purpose, the carrier structure can be aligned with the existing electrical line structure in such a way that the coating of the carrier structure with the at least one electrically conductive material along the projection direction, which is aligned with the at least one undercut, such that the at least one electrical line transition is produced from the already existing electrical line structure to the electrically conductive structure of the electrical line structure that is being formed. The carrier structure can ensure, by means of the at least one undercut, that the existing electrical line structure remains electrically insulated in all cross-sectional planes along the line structure.
Allerdings kann bei dieser Art der Beschichtung eine globale Bedeckung des Substrats außerhalb des durch ein dreidimensionales Strukturierungsverfahren hergestellten Teilbereichs der Trägerstruktur mittels des elektrisch leitfähigen Materials auftreten, wodurch die bereits vorhandene elektrische Leitungsstruktur als auch weitere, auf dem Substrat vorhandene Bauteile oder Schaltungen in unerwünschter Weise beschichtet werden können. Um eine derartige unerwünschte Beschichtung zu verhindern, kann mindestens eine zusätzliche Abschattungsstruktur an dem mindestens einen elektrischen Leitungsübergang zwischen der bereits vorhandenen elektrischen Leitungsstruktur und der mittels des hierin beschriebenen Verfahrens neu gefertigten elektrischen Leitungsstruktur derart ausgerichtet werden, dass bei der Beschichtung unter der Projektionsrichtung die bereits vorhandene elektrische Leitungsstruktur in allen Querschnittsebenen entlang der Leitungsstruktur weiterhin elektrisch isoliert verbleiben kann. Damit lassen sich auch globale Kurzschlüsse der elektrischen Leitungsstruktur zu weiterhin abfallenden elektrisch leitenden Strukturen verhindern.However, with this type of coating, a global coverage of the substrate outside the partial area of the carrier structure produced by a three-dimensional structuring process by means of the electrically conductive material can occur, whereby the already existing electrical conductor structure as well as other components or circuits present on the substrate can be coated in an undesirable manner. In order to prevent such an undesirable coating, at least one additional shading structure can be aligned on the at least one electrical conductor transition between the already existing electrical conductor structure and the electrical conductor structure newly produced by means of the method described here in such a way that when the coating is applied under the projection direction, the already existing electrical conductor structure can remain electrically insulated in all cross-sectional planes along the conductor structure. This also makes it possible to prevent global short circuits of the electrical conductor structure to electrically conductive structures that continue to fall off.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die mindestens eine zusätzliche Abschattungsstruktur weitere Flächen des Substrats derart bedecken, dass diese weiteren Flächen des Substrats vor einer globalen Bedeckung mit dem elektrisch leitfähigen Material geschützt bleiben. Hierzu ist insbesondere denkbar, diese weiteren Flächen vollständig mit einer Schutzstruktur, insbesondere in Form einer Schutzschicht, zu überdecken und damit den Einfluss der sich bildenden elektrischen Leitungsstruktur auf die auf dem Substrat bereits vorhandene elektrische Leitungsstruktur durch eine ausreichende Dicke der Schutzstruktur, insbesondere der Schutzschicht, zu minimieren. Alternativ können zusätzliche Schutzstrukturen oder Abschattungsstrukturen, insbesondere eine Schutzschicht, nach dem Beschichten wahlweise entfernt werden, insbesondere durch einfaches Abziehen mittels eines geeigneten Werkzeugs, bevorzugt einer Pinzette, oder mittels eines Lift-Off Prozesses, der es ermöglicht, die globale Überdeckung mit dem elektrisch leitfähigen Material dadurch zu verhindern, dass die als Nebenprodukt gebildete weitere elektrisch leitfähige Struktur wieder abgelöst werden kann. Hierzu kann vorzugsweise eine selektive Überdeckung der zu schützenden Bereiche mit einer Schutzschicht vor dem Beschichten erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das selektive Aufbringen der Schutzschicht mittels Inkjet Druck, mittels eines Dispensers und/oder durch eine lithographische Strukturierung erfolgen. Nach Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials lässt sich die Schutzschicht wieder entfernen und damit auch die sich auf der Schutzschicht gebildete weitere elektrisch leitfähige Struktur, um so wieder die bereits vorhandene elektrische Leitungsstruktur freizugeben. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn weder die verwendeten Schutzmaterialien noch etwaige, zu ihrer Entfernung eingesetzte Substanzen wie z.B. Lösemittel die Trägerstruktur, insbesondere den durch ein dreidimensionales Strukturierungsverfahren hergestellten Teilbereich, bei längerer Exposition schädigen noch anderweitig negativ beeinflussen. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann PMMA (Polymethylmethacrylat) oder eine andere geeignete Substanz als Schutzmaterial für die Schutzschicht eingesetzt werden, dass sich mit PGMEA (Propylenglykolmonomethylacetat) wieder entfernen lässt ohne dabei andere Bereiche der Trägerstruktur, die mittels Zweiphotonen-Lithographie gefertigt wurden, anzugreifen. Vorteile derartiger Lift-Off Prozesse umfassen eine schnellere globale Überdeckung des Substrats, insbesondere mittels eines Abscheidungsverfahrens, falls die Fertigung der Schutzstruktur oder Abschattungsstrukturen mittels eines Mikrostrukturierungsverfahrens aufgrund der Größe der zu bedeckenden Fläche nicht erfolgen kann.In a preferred embodiment, the at least one additional shading structure can cover further areas of the substrate in such a way that these further areas of the substrate remain protected from global coverage with the electrically conductive material. For this purpose, it is particularly conceivable to completely cover these further areas with a protective structure, in particular in the form of a protective layer, and thus to minimize the influence of the electrical conduction structure that is being formed on the electrical conduction structure already present on the substrate by means of a sufficient thickness of the protective structure, in particular the protective layer. Alternatively, additional protective structures or shading structures, in particular a protective layer, can optionally be removed after coating, in particular by simply pulling them off using a suitable tool, preferably tweezers, or by means of a lift-off process that makes it possible to prevent global coverage with the electrically conductive material by allowing the additional electrically conductive structure formed as a by-product to be removed again. For this purpose, the areas to be protected can preferably be selectively covered with a protective layer before coating. In a preferred embodiment, the protective layer can be selectively applied using inkjet printing, using a dispenser and/or by lithographic structuring. After the electrically conductive material has been applied, the protective layer can be removed again, and with it the additional electrically conductive structure formed on the protective layer, in order to expose the existing electrical conduction structure again. It is advantageous if neither the protective materials used nor any substances used to remove them, such as solvents, damage the carrier structure, in particular the partial area produced by a three-dimensional structuring process, during prolonged exposure or otherwise have a negative effect. In a preferred embodiment, PMMA (polymethyl methacrylate) or another suitable substance can be used as a protective material for the protective layer, which can be removed again using PGMEA (propylene glycol monomethyl acetate) without attacking other areas of the carrier structure that were produced using two-photon lithography. Advantages of such lift-off processes include faster global coverage of the substrate, in particular by means of a deposition process, if the production of the protective structure or shading structures cannot be carried out by means of a microstructuring process due to the size of the area to be covered.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur mindestens zwei elektrische Leitungsübergänge umfassen und somit als Verbindungselement zwischen mindestens zwei, auf getrennten Substraten angeordneten Leitungsstrukturen ausgestaltet sein, wobei die Leitungsstrukturen zuvor, mittels des hierin beschriebenen Verfahrens und/oder mittels konventioneller Fertigungsmethoden hergestellt wurden. Die Trägerstruktur kann dabei mindestens zwei, auf einer gemeinsamen Basisplatte montierte Substrate sowie mindestens einen mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens erzeugten Teilbereich umfassen, der über die elektrischen Leitungsübergänge an die vorhandenen Leitungsstrukturen auf den beiden Substraten anschließen kann, die den erfindungsgemäßen mindestens einen Unterschnitt bezüglich der Projektionsrichtung aufweisen. Zum Schutz der Oberflächen der beiden Substrate können diese während des Beschichtungsvorganges in Verfahrensschritt b) wieder zumindest bereichsweise mit entsprechenden, temporären oder permanenten Schutzstrukturen, insbesondere Abschattungsstrukturen oder Schutzschichten, versehen sein.In a further preferred embodiment, the electrical line structure can comprise at least two electrical line transitions and thus be designed as a connecting element between at least two line structures arranged on separate substrates, wherein the line structures were previously produced by means of the method described herein and/or by means of conventional manufacturing methods. The carrier structure can comprise at least two substrates mounted on a common base plate and at least one partial area produced by means of a three-dimensional structuring method, which can connect via the electrical line transitions to the existing line structures on the two substrates, which have the at least one undercut according to the invention with respect to the projection direction. To protect the surfaces of the two substrates, these can again be covered at least in regions with corresponding, temporary or permanent protective structures, in particular shielding, during the coating process in method step b). ing structures or protective layers.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische Leitungsstruktur in Form einer Interdigitalkapazität ausgeführt sein. Die elektrische Leitungsstruktur in Form der elektrischen Interdigitalkapazität kann eine Vielzahl elektrisch leitender Strukturen umfassen, wobei diese im Wesentlichen abwechselnd in zwei unterschiedlichen, parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordnet sein können, und wobei diese auf unterschiedlichen Potentialen liegen können. Vorzugsweise können die elektrisch leitenden Strukturen in einer durch Vertiefungen in der Trägerstruktur definierten gemeinsamen ersten Ebene liegen, während die verbleibenden elektrisch leitenden Strukturen in einer zweiten Ebene liegen können, die durch Stege zwischen den Vertiefungen festgelegt wird. Zur Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung ist in die Trägerstruktur der mindestens eine Unterschnitt bezüglich der Projektionsrichtung eingebracht, welche mittels der mindestens einen Freifläche für eine elektrische Isolation der auf den beiden unterschiedlichen Ebenen aufgebrachten elektrisch leitenden Strukturen sorgen kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Divergenz der von der Bedampfungsquelle ausgehenden Bedampfungsstrahlen um die festgelegt Projektionsrichtung am Ort der zu beschichtenden Trägerstruktur ausgenutzt werden, um eine Breite der in der ersten Ebene erzeugten streifenförmigen elektrisch leitenden Strukturen zu erhöhen, so dass diese in einer Projektion entlang der Projektionsrichtung mit den in der zweiten Ebene liegenden elektrisch leitenden Strukturen überlappen können. Dies kann insbesondere zur Erhöhung der elektrischen Kapazität zwischen den Strukturen auf den beiden Ebenen beitragen. In einer gemeinsamen Ebene liegende elektrisch leitende Strukturen können in einer weiteren Querschnittsebene der elektrischen Leitungsstruktur elektrisch untereinander verbunden werden und somit eine gemeinsame elektrische Zuleitung ausbilden. Aufgrund der Ausgestaltung des Teilbereichs der Trägerstruktur als 3D-Freiformstruktur kann diese Ausgestaltung im Vergleich zu Verfahren aus dem Stand der Technik mehr Freiheitsgrade in der Anordnung insbesondere bei verbesserter Auflösung bieten.In a further preferred embodiment, the electrical line structure can be designed in the form of an interdigital capacitance. The electrical line structure in the form of the electrical interdigital capacitance can comprise a plurality of electrically conductive structures, whereby these can be arranged essentially alternately in two different planes running parallel to one another, and whereby these can be at different potentials. Preferably, the electrically conductive structures can lie in a common first plane defined by depressions in the carrier structure, while the remaining electrically conductive structures can lie in a second plane that is defined by webs between the depressions. To produce the electrical line arrangement, at least one undercut is introduced into the carrier structure with respect to the projection direction, which can ensure electrical insulation of the electrically conductive structures applied to the two different planes by means of the at least one free surface. In a preferred embodiment, a divergence of the vapor deposition beams emanating from the vapor deposition source around the defined projection direction at the location of the carrier structure to be coated can be used to increase a width of the strip-shaped electrically conductive structures produced in the first plane, so that these can overlap with the electrically conductive structures in the second plane in a projection along the projection direction. This can in particular contribute to increasing the electrical capacitance between the structures on the two planes. Electrically conductive structures lying in a common plane can be electrically connected to one another in a further cross-sectional plane of the electrical line structure and thus form a common electrical supply line. Due to the design of the partial area of the carrier structure as a 3D free-form structure, this design can offer more degrees of freedom in the arrangement compared to prior art methods, particularly with improved resolution.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Leitungsanordnung, insbesondere eine elektrische Leitungsanordnung, die mittels des hierin ebenfalls beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Die elektrische Leitungsanordnung umfasst:
- - eine Trägerstruktur, umfassend
- ◯ zumindest einen, als dreidimensionale Freiformstruktur ausgestalteter und mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens erzeugter erster Teilbereich, und
- ◯ einen, ein elektrisch isolierendes Material umfassender zweiter Teilbereich,
- - mindestens eine, auf der Trägerstruktur als Beschichtung mittels mindestens einem räumlich gerichteten Beschichtungsprozess mit mindestens einem elektrisch leitfähigen Material entlang der auf den mindestens einen Unterschnitt ausgerichteten Projektionsrichtung aufgebrachte, elektrische Leitungsstruktur.
- - a support structure comprising
- ◯ at least one first sub-area designed as a three-dimensional free-form structure and produced by means of a three-dimensional structuring process, and
- ◯ a second sub-area comprising an electrically insulating material,
- - at least one electrical conduction structure applied to the carrier structure as a coating by means of at least one spatially directed coating process with at least one electrically conductive material along the projection direction aligned with the at least one undercut.
Für weitere Einzelheiten in Bezug auf die vorliegende elektrische Leitungsanordnung wird auf die Beschreibung des hierin ebenfalls beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung sowie auf die Ausführungsbeispiele verweisen.For further details regarding the present electrical line arrangement, reference is made to the description of the method for producing an electrical line arrangement also described herein and to the embodiments.
Hierin werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Formen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, als auch auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, "A weist B auf”, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder weitere Elemente.Herein, the terms "have", "have", "comprise" or "include" or any grammatical forms thereof are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can refer both to situations in which, in addition to the features introduced by these terms, no further features are present, and to situations in which one or more further features are present. For example, the expression "A has B", "A has B", "A comprises B" or "A includes B" can refer both to the situation in which, apart from B, no other element is present in A (i.e., to a situation in which A consists exclusively of B), and to the situation in which, in addition to B, one or more other elements are present in A, for example element C, elements C and D, or other elements.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Formen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.It should also be noted that the terms "at least one" and "one or more" and grammatical forms of these terms, when used in connection with one or more elements or features and intended to express that the element or feature may be provided once or multiple times, are generally used only once, for example when the feature or element is first introduced. When the feature or element is subsequently mentioned again, the corresponding term "at least one" or "one or more" is generally no longer used, without limiting the possibility that the feature or element may be provided once or multiple times.
Weiterhin werden hierin die Begriffe „bevorzugt“, „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden sollen. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.Furthermore, the terms "preferred", "preferably", "in particular", "for example" or similar terms are used herein in connection with optional features, without limiting alternative embodiments. Thus, features introduced by these terms are optional features, and these features are not intended to limit the scope of the claims and in particular the independent claims. Thus, as the person skilled in the art will recognize, the invention can also be carried out using other embodiments. Similarly, features introduced by "in an embodiment of the invention" or by "in an embodiment of the invention" are understood to be optional features, without limiting alternative embodiments or the scope of the independent claims. Furthermore, these introductory expressions are intended to leave untouched all possibilities of combining the features introduced by them with other features, be they optional or non-optional features.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitungsanordnungen, die oftmals auf einer Nutzung von Masken basieren und daher im Wesentlichen auf planare Trägerstrukturen und die Herstellung unterschiedlicher Höhen der elektrischen Leitungsanordnungen beschränkt sind, benötigt das vorliegende Verfahren keine Masken zur Fertigung, wodurch insbesondere die Herstellung von 3D-Freiform-Leitungsstrukturen ermöglicht wird. Durch den Einsatz von 3D-Drucktechniken zur Herstellung der Trägerstrukturen lassen sich komplexe dreidimensionale ausgestaltete Trägerstrukturen fertigen, die sich insbesondere zur Steigerung der Kopplungseffizienz und der Bandbreite zwischen Transmissionsleitungen gegenüber bekannten Verfahren eignen. Durch die Nutzung von dreidimensionalen Strukturierungsverfahren zur Herstellung von Freiform-Trägerstrukturen ist keine Maske zur Herstellung nötig, und die elektrischen Leitungsanordnungen können insbesondere auch in situ, d.h. direkt an Ort und Stelle auf z.B. Chips hergestellt werden. Dies erlaubt es die elektrischen Leitungsanordnungen direkt an bestehenden Schaltungen auszurichten und elektrisch mit z.B. großer Bandbreite und geringen Verlusten anzuschlie-ßen, wobei insbesondere die üblicherweise notwendigen präzisen Montageschritte entfallen. Dies ermöglicht die Umsetzung einer Vielzahl an Bauteilen, umfassend Verbindungselemente zwischen mehreren Chips oder auch Antennen, die zur effizienteren Abstrahlung als Freiformstruktur ausgestaltet werden und von der Oberfläche beabstandet sind.In contrast to known methods for producing electrical line arrangements, which are often based on the use of masks and are therefore essentially limited to planar carrier structures and the production of different heights of the electrical line arrangements, the present method does not require masks for production, which in particular enables the production of 3D free-form line structures. By using 3D printing techniques to produce the carrier structures, complex three-dimensional carrier structures can be produced that are particularly suitable for increasing the coupling efficiency and the bandwidth between transmission lines compared to known methods. By using three-dimensional structuring methods to produce free-form carrier structures, no mask is required for production, and the electrical line arrangements can also be produced in situ, i.e. directly on site on chips, for example. This allows the electrical line arrangements to be aligned directly to existing circuits and connected electrically with, for example, a large bandwidth and low losses, whereby in particular the precise assembly steps that are usually necessary are eliminated. This enables the implementation of a large number of components, including connecting elements between several chips or antennas, which are designed as a free-form structure and are spaced from the surface for more efficient radiation.
Mit dem vorliegenden Herstellungsverfahren lassen sich ferner Mikrowellenkomponenten, insbesondere Antennen, Chip-Chip-Verbindungselemente oder elektrische Tastspitzen, direkt auf bereits vorhandenen Substraten als Trägerstrukturen herstellen. Das Drucken der die elektrischen Leitungsstrukturen definierenden Teilbereiche der Trägerstruktur oder auch auf ein in der Trägerstruktur enthaltenes Substrat sowie der Schutz der Trägerstruktur oder auch des Substrats durch Abschattungsstrukturen, insbesondere Schutzschichten, ermöglicht eine große Vielfalt realisierbarerer Strukturen mit 3D-Freiform-Geometrien und erlaubt insbesondere eine Anpassung der elektrischen Leitungsstrukturen an die Gegebenheiten vorhandener Strukturen. Dies ist insbesondere in der Hochfrequenztechnik von sehr großer Bedeutung, da Änderungen an elektrischen Leitungsstrukturen auf Chips typischerweise aufwändig und kostenträchtig sind, während sich Funktion und Ausgestaltung der erfindungsgemä-ßen elektrischen Leitungsstrukturen flexibel durch eine entsprechende Formgebung des mittels eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens erzeugten Teilbereichs der Trägerstruktur variieren lassen. Durch die Möglichkeit der dreidimensionalen Ausgestaltung der Trägerstruktur können beispielsweise elektromagnetische Wellen vom Substrat weggeführt werden und so der Einfluss einer hohen Dielektrizitätskonstanten des Substrats oder der Trägerstruktur bei Bedarf einfach an die lokalen Anforderungen innerhalb einer Querschnittsfläche angepasst werden. In ähnlicher Weise können elektrische Tastspitzen mit einer großen Vielfalt an Geometrien flexibel auf standardisierten und damit kostengünstigen Trägersubstraten realisiert werden.The present manufacturing method also allows microwave components, in particular antennas, chip-chip connecting elements or electrical probe tips, to be produced directly on existing substrates as carrier structures. Printing the sub-areas of the carrier structure that define the electrical line structures or on a substrate contained in the carrier structure and protecting the carrier structure or the substrate by shading structures, in particular protective layers, enables a large variety of structures with 3D free-form geometries to be realized and in particular allows the electrical line structures to be adapted to the conditions of existing structures. This is particularly important in high-frequency technology, since changes to electrical line structures on chips are typically complex and costly, while the function and design of the electrical line structures according to the invention can be flexibly varied by appropriately shaping the sub-area of the carrier structure produced by means of a three-dimensional structuring process. The possibility of a three-dimensional design of the carrier structure means that electromagnetic waves can be guided away from the substrate, for example, and the influence of a high dielectric constant of the substrate or the carrier structure can be easily adapted to the local requirements within a cross-sectional area if necessary. In a similar way, electrical probe tips with a wide variety of geometries can be flexibly implemented on standardized and therefore cost-effective carrier substrates.
Das vorliegende Herstellungsverfahren ist insbesondere flexibel anwendbar und kann damit wesentlich zu einer Lösung von Problemen im Bereich Packaging in der nächsten Generation von Hochfrequenzbauteilen, speziell im Millimeterwellen- und THz-Frequenzbereich, beitragen.The present manufacturing process is particularly flexible in its application and can therefore make a significant contribution to solving problems in the field of packaging in the next generation of high-frequency components, especially in the millimeter wave and THz frequency range.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, insbesondere in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind schematisch in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugsziffern in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigen:
-
1 und2 jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Leitungsanordnung als schematische Querschnitts-Darstellung; -
3 schematisch eine geometrische Definition des auf die Projektionsrichtung bezogenen erfindungsgemäßen Unterschnitts in der erfindungsgemäßen Trägerstruktur; -
4 bis 10 jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung als schematische Querschnitts-Darstellung; -
11 bis 14 schematisch einen Verfahrensablauf zur Herstellung einer weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung; -
15 und16 jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung; -
18 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrensablaufs zur Herstellung einer weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung als mikroskopische Aufnahmen; und -
19 und 20 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung als mikroskopische Aufnahmen.
-
1 and2 each shows a preferred embodiment of a method according to the invention for producing an electrical line arrangement as a schematic cross-sectional representation; -
3 schematically a geometric definition of the undercut according to the invention related to the projection direction in the support structure according to the invention; -
4 to 10 each shows an embodiment of the electrical line arrangement according to the invention as a schematic cross-sectional representation; -
11 to 14 schematically shows a process sequence for producing a further electrical line arrangement according to the invention; -
15 and16 each shows a preferred embodiment of the electrical line arrangement according to the invention; -
18 another embodiment of the process sequence for producing another electrical line arrangement according to the invention as microscopic images; and -
19 and20 each show a further embodiment of the electrical line arrangement according to the invention as microscopic images.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die
Wie in
In einer besonderen Ausführung (nicht dargestellt) können die elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c, usw. sowie die weiteren elektrisch leitfähigen Strukturen 11a, 11b, usw. der in den
Die
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines dreidimensionalen Strukturierungsverfahrens wird es bei den in den
Um zu verhindern, dass bei der in
Um weiter zu vermeiden, dass durch die Beschichtung auch die bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c untereinander kurzgeschlossen werden, werden zusätzliche Abschattungsstrukturen 70, 71 in Form von mehreren herausragenden Armen verwendet. Die zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 werden derart an den Übergängen zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c und der elektrischen Leitungsstruktur 1 ausgerichtet, dass bei der Beschichtung unter der festgelegten Projektionsrichtung 100 in allen Querschnittsebenen entlang der Leitungsstruktur 1 keine Verbindung zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c erzeugt werden kann.In order to further prevent the already existing electrically
Die zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 können vorzugsweise mit demselben Mikrostrukturierungsverfahren im Verfahrensschritt a) zusammen mit dem ersten Teilbereich 120 der Trägerstruktur 20 hergestellt werden. Durch die Beschichtung in Projektionsrichtung 100 im Verfahrensschritt b) bilden sich, wie die
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 können die beiden Substrate 40, 41 zumindest bereichsweise mit entsprechenden, temporären oder permanenten Schutzschichten 75 versehen sein (hier nicht gezeigt), die eine ungewollte Beschichtung der Substratoberflächen oder entsprechender Teilbereiche während des Beschichtungsvorgangs in Verfahrensschritt b) verhindert. Diese Schutzschichten lassen sich beispielsweise durch geeignete Lithographie, Druck- oder Dispensverfahren erzeugen und nach der Durchführung des Verfahrensschritts b) wieder mit geeigneten Lösemitteln entfernen.In addition to the
Verfahrensschritt a) umfasst das Herstellen des durch ein dreidimensionales Strukturierungsverfahren erzeugten ersten Teilbereichs 120 der Trägerstruktur 20 aus einem elektrisch isolierenden Material gemäß
Mittels der Beschichtung der Trägerstruktur 20 mit dem elektrisch leitfähigen Material entlang der Projektionsrichtung 100 bilden sich die elektrischen Leitungsübergänge 60a, 60b, 60c zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c auf dem Substrat 40 und den elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c der elektrischen Leitungsstruktur 1 aus. Die innerhalb einer beispielhaft skizzierten Querschnittsebene A (Schnitt in (x, z)-Ebene) zueinander isolierten, elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c werden über die Rampenstruktur nach oben geführt, wobei dort innerhalb mindestens einer weiteren beispielhaft skizzierten Querschnittsebene B (Schnitt in (x, z)-Ebene) die beiden äußeren elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10c mittig mit der als Signalleiter eingerichteten mittleren elektrisch leitenden Struktur 10b zusammengeführt werden, wobei sich eine Dipol-Antenne ausbildet. Bei korrekter Ausführung kann hierdurch eine effiziente Anpassung der Leitungsimpedanz der elektrischen Leitungsstruktur 1 an den Wellenwiderstand des Freiraums und somit eine Abstrahlung der hierdurch erzeugten Dipol-Antenne erfolgen, ohne dass eine ggf. erhöhte Permittivität des Substrates 40 zum Problem wird.By coating the
Auch in diesem Ausführungsbeispiel können analog zu den in den
In
Die in
Auch in diesem Ausführungsbeispiel können, wie in den
Die Trägerstruktur 20 kann hierbei insbesondere derart ausgeführt sein, dass die drei Kontaktelemente 500 - wie in
In
Die bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c sollen im Folgenden elektrisch leitfähig mit ihrem jeweiligen Gegenstück verbunden werden. Hierfür wird der in
Um bei der Beschichtung der Trägerstruktur mittels des elektrisch leitfähigen Materials in
Durch die Beschichtung in Projektionsrichtung 100 bilden sich einerseits erste elektrische Leitungsübergänge 60a, 60b, 60c zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c auf dem in der
Um hier jedoch zu vermeiden, dass durch die Beschichtung auch die bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c in sich sowie mit dem jeweiligen angrenzenden Substrat 40, 41 kurzgeschlossen werden, werden zusätzliche Abschattungsstrukturen 70, 71 in Form von mehreren herausragenden Armen verwendet, welche zuvor vorzugsweise mittels desselben Zweiphotonen-Lithographieverfahrens hergestellt wurden wie der erste Teilbereich 120 der Trägerstruktur 20. Die zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 sind derart an den elektrischen Leitungsübergänge 60a, 60b, 60c; 61a, 61b, 61c zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c und der elektrischen Leitungsstruktur 1 ausgerichtet, dass bei der Beschichtung unter der definierten Projektionsrichtung 100 keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c; 51a, 51b, 51c oder zum Substrat 40, 41 entstehen kann. Die als „Nebenprodukt“ gebildeten elektrisch leitfähigen Strukturen 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f sind ebenfalls elektrisch isoliert. Hierzu wird der Effekt des Schattenwurfs der zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 an den jeweiligen elektrischen Leitungsübergängen 60a, 60b, 60c; 61a, 61b, 61c entlang der Projektionsrichtung 100 ausgenutzt. Auf diese Weise kann das in
Die zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 sind bei der Ausführung gemäß
Grundsätzlich kann es, wie oben bereits erläutert, denkbar und wünschenswert sein, die gesamte Überdeckung der Substrate 40, 41 mit demselben Mikrostrukturierungsverfahren durchzuführen, das auch für die Herstellung des ersten Teilbereichs 120 der Trägerstruktur 20 und die zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70, 71 verwendet wird, sofern das ausgewählte Mikrostrukturierungsverfahren dies ermöglicht. Aufgrund von Schreibfeldlimitierungen des hier verwendeten Zweiphotonen-Lithographieverfahrens würde die vollständige Überdeckung der Substrate 40, 41 aufgrund der großen Oberfläche der Substrate 40, 41 jedoch einen in der Praxis zu langen Zeitraum in Anspruch nehmen, weshalb stattdessen der hierin beschriebene Druck- und Lift-Off Prozess verwendet wurde. Die als „Nebenprodukt“ gebildeten elektrisch leitfähigen Strukturen 11c, 11d, 11e, 11f verbleiben üblicherweise ohne Beeinflussung der Leitungsstruktur 1 auf den Substraten 40, 41, können vorzugsweise aber - wie aus einem Vergleich der
Die
Wie in
Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden zusätzliche Abschattungsstrukturen 70, 71 verwendet, um eine elektrische Verbindung der elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c der elektrischen Leitungsstruktur 1 zu den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c zu ermöglichen, ohne einen Kurzschluss zwischen den elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c oder den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c zu dem Substrat 40 und/oder der als „Nebenprodukt“ auf dem Substrat 40 gebildeten elektrisch leitfähigen Struktur 11a, 11b, 11c zu erzeugen.In this embodiment, too,
Mittels der Beschichtung der Trägerstruktur 20 mit dem elektrisch leitfähigen Material entlang der Projektionsrichtung 100 bilden sich die elektrischen Leitungsübergänge 60a, 60b, 60c zwischen den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c auf dem Substrat 40 und den elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c der elektrischen Leitungsstruktur 1 aus. Die in allen Querschnittsebenen entlang der Leitungsstruktur 1 isoliert verbleibenden elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c werden auch hier über die Rampenstruktur nach oben geführt und laufen dort in einem festgelegten Abstand zusammen, um Kontaktelemente 500 auszubilden. Die Kontaktelemente 500 sind in diesem Fall in Form von Pyramidenstumpf-ähnlichen Strukturen ausgeführt.By coating the
Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden zusätzliche Abschattungsstrukturen 70 verwendet, um eine elektrische Verbindung der elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c der elektrischen Leitungsstruktur 1 zu den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c zu ermöglichen, ohne einen Kurzschluss zwischen den elektrisch leitenden Strukturen 10a, 10b, 10c oder den bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c zu dem Substrat 40 und/oder der als „Nebenprodukt“ auf dem Substrat 40 gebildeten elektrisch leitfähigen Struktur 11a, 11b, 11c, 11d zu erzeugen. Um die bereits vorhandenen elektrisch leitenden Strukturen 50a, 50b, 50c über die gesamte Oberfläche des Substrats 40 vor einem Kurzschluss zu bewahren, wird auch hier - wie in den Ausführungsbeispielen zu den
Zusätzlich zu den dargestellten Ausführungsbeispielen sind weitere Ausführungen möglich. Die Nutzung eines Lithographieverfahrens mit wesentlich größeren Schreibfeldern bei gleichzeitig noch ausreichend hoher lateraler Auflösung im Mikrometer-Bereich, wie beispielsweise der Projektions-Mikro-Stereolithographie (PµSL), ermöglicht eine vollständige Überdeckung der Substratoberfläche 40 als Schutz während der Beschichtung und einen Verzicht auf den bisher eingesetzten, aufwendigen Lift-Off Prozess mittels PMMA und PGMEA. Die Herstellung großflächiger Schutzstrukturen direkt zusammen mit der Trägerstruktur 20 und den zusätzlichen Abschattungsstrukturen 70 - gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- elektrische Leitungsstrukturelectrical wiring structure
- 10a-10g10a-10g
- elektrisch leitende Strukturelectrically conductive structure
- 11a-11f11a-11f
- weitere elektrisch leitfähige Strukturfurther electrically conductive structure
- 1515
- DurchkontaktierungThrough-hole plating
- 2020
- Trägerstruktur (für die elektrische Leitungsstruktur)Support structure (for the electrical wiring structure)
- 20a-20h20a-20h
- Unterschnitt (in der Trägerstruktur)Undercut (in the support structure)
- 2525
- isolierende Beschichtunginsulating coating
- 2626
- isotrope Beschichtung mit Schutzmaterialisotropic coating with protective material
- 30a-30h30a-30h
- abgeschatteter Bereich auf Trägerstruktur; „Freiflächen“shaded area on support structure; “open spaces”
- 35, 3635, 36
- zueinander parallel verlaufende Ebenenplanes running parallel to each other
- 40, 4140, 41
- Substrat (Teil der Trägerstruktur)Substrate (part of the carrier structure)
- 50a-50c, 51a-51c50a-50c, 51a-51c
- bereits vorhandene elektrische Leitungsstrukturexisting electrical wiring structure
- 60a-60c, 61a-61c60a-60c, 61a-61c
- elektrischer Leitungsübergangelectrical line transition
- 70, 7170, 71
- zusätzliche Abschattungsstrukturadditional shading structure
- 7575
- SchutzschichtProtective layer
- 8080
- Feldlinien eines elektrischen Feldes; „Mode“Field lines of an electric field; “mode”
- 100100
- Projektionsrichtung pProjection direction p
- 105105
- Divergenz der von der Bedampfungsquelle ausgehenden Bedampfungsstrahlen um die festgelegte Projektionsrichtung pDivergence of the vapor deposition rays emanating from the vapor deposition source around the specified projection direction p
- 120120
- (durch dreidimensionales Strukturierungsverfahren erzeugter) erster Teilbereich der TrägerstrukturFirst part of the carrier structure (produced by three-dimensional structuring process)
- 220220
- (elektrisch isolierender) zweiter Teilbereich der Trägerstruktur(electrically insulating) second part of the support structure
- 320320
- (elektrisch leitender) Teilbereich des Substrats(electrically conductive) part of the substrate
- 500500
- KontaktelementContact element
- 600600
- mechanische Schutzstrukturmechanical protective structure
- 10151015
- Punkt P auf Oberfläche der TrägerstrukturPoint P on surface of the support structure
- 10161016
- Halbgerade g entgegen der Projektionsrichtung pHalf-line g opposite to the projection direction p
- 10201020
- Überhang (Teilbereich der Trägerstruktur)Overhang (part of the support structure)
- 10301030
- im Inneren der Trägerstruktur liegende Abschnitte der HalbgeradenSections of the half-line located inside the support structure
- 10311031
- außerhalb der Trägerstruktur liegende Verbindungslinie PP'connecting line PP' outside the support structure
- 10401040
- abgeschatteter Bereichshaded area
- 20002000
- MonitorstrukturMonitor structure
- 21002100
- BlickrichtungViewing direction
- 22002200
- AnzeigestrukturDisplay structure
- 23002300
- AnnäherungsrichtungApproach direction
- 24002400
- Deformationdeformation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Standaert et al., Three techniques for thefabrication ofhigh precision, mm-sized metal components based on two-photon lithography, applied for manufacturing horn antennas for THz transceivers, J. Micromech. Microeng. 28, 035008, 2018 [0002]Standaert et al., Three techniques for the fabrication of high precision, mm-sized metal components based on two-photon lithography, applied for manufacturing horn antennas for THz transceivers, J. Micromech. Microeng. 28, 035008, 2018 [0002]
- M. Sterner et al., Electrochemically Assisted Maskless Selective Removal ofMetal Layers for Three-Dimensional Micromachined SOI RF MEMS Transmission Lines and Devices", J. Microelectromechanical Systems 20 (4), S. 899-908, 2011 [0003]M. Sterner et al., Electrochemically Assisted Maskless Selective Removal ofMetal Layers for Three-Dimensional Micromachined SOI RF MEMS Transmission Lines and Devices", J. Microelectromechanical Systems 20 (4), pp. 899-908, 2011 [0003]
Claims (26)
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102024206218A1 (en) * | 2024-07-02 | 2026-01-08 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Element for use in a micro-electro-mechanical system and micro-electro-mechanical system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN120660451A (en) | 2025-09-16 |
| EP4659547A1 (en) | 2025-12-10 |
| WO2024160992A1 (en) | 2024-08-08 |
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