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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse zur Aufnahme von Bauelementen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie es aus der
JP03220736A bekannt ist, und auf ein Verfahren zur
Herstellung des Gehäuses
zur Aufnahme von Bauelementen, insbesondere auf ein stapelbares Gehäuse und
ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Aufnahme von elektronischen
Bauelementen.
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Hinsichtlich
der Gehäusung
von Bauelementen, wie beispielsweise Halbleiterbauelementen, sind im
Stand der Technik mehrere Möglichkeiten
bekannt. Beispielsweise werden Halbleiterbauelemente auf Anschlussleitungsrahmen,
sogenannte Leadframes, oder auf organische Substrate montiert und
mittels einer Verkapselungsmasse umspritzt. Für eine Stapelung von Gehäusen werden
ein oder zwei Anschlussleitungsrahmen (Leadframes) benötigt, die um
das Gehäuse
gebogen werden müssen.
Anstelle der Verwendung der Anschlussleitungsrahmen kann eine aufwendige
Metallisierung und Strukturierung der Gehäuseoberfläche zur Erzeugung von außen liegenden
Leiterbahnen verwendet werden. Ferner können große Lotkugeln zwischen den freistehenden Substraträndern zur
Verbindung eingesetzt werden, oder es werden senkrechte, metallisierte
Stifte oder andere Verbindungselemente mit hohem Aufwand eingebracht.
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Ein
Beispiel für
ein stapelbares Gehäuse
ist in der
US5600541 beschrieben.
Dieses stapelbare Gehäuse
besteht aus einem LTCC-Material
(LTCC = Low Temperature Cofired Ceramic = bei niedriger Temperatur,
gemeinsam gebrannte Keramik). Bei einem solchen stapelbaren Gehäuse werden
Keramiklagen, die Durchkontaktierungen aufweisen, verpresst und
gesintert. Die Integration der Bauelemente in das Gehäuse erfolgt
mittels Chip- und Drahtbonden bzw. Flip-Chip-Bonden. Der Deckel
mit Durchkontaktierungen wird hier bei nach der Chipmontage aufgelötet. Auf
der Ober- und Unterseite befinden sich Lotkugeln für die Stapelung.
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Ein
Nachteil der obigen Verfahren besteht darin, dass die Herstellung
eines Gehäuses
mit Anschlüssen
auf der Ober- und Unterseite in einem standardisierten Raster mit
hohen Kosten einhergeht, und eine Integration von ungehäusten Halbleiterbauelementen
und SMD-Komponenten (SMD = Surface Mounted Device = oberflächenbefestigtes Bauelement)
nicht möglich
ist. Ferner ermöglichen die
bekannten Gehäuse
hinsichtlich der Kontaktierungsmethode, wie beispielsweise dem Flip-Chip-, Chip-
und Drahtbonden, keine flexible Integrationslösung.
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Die
WO 95/11523 A1 betrifft
ein dünnes Mehr-Chip-Modul
bei dem eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen auf einer Oberfläche einer
flexiblen Schaltung 50 angeordnet sind, wobei die Schaltung derart
gefaltet ist, dass die angeordneten Halbleiterbauelemente gegenüberliegend
angeordnet sind. An den jeweiligen Enden der flexiblen Schaltung
sind Anschlussflächen
angeordnet, die im gebogenen Zustand einander gegenüberliegen
und in einem Sockelbauteil, welches auf einer gedruckten Schaltungsplatine
angeordnet ist, aufgenommen werden.
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Die
US5224023 betrifft eine
faltbare elektronische Anordnung, bei der eine Anzahl von gedruckten
Schaltungsplatinen mit einem gemeinsamen, flexiblen Verbindungssubstrat
verbunden sind, und welches kammförmige Anschlüsse aufweist,
um mit einem Stecker auf einer Hauptplatine verbunden zu werden.
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Die
JP03220736A beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils, bei dem auf zwei
Abschnitten eines flexiblen Substrats zwei Verstärkungsplatten mit mehrerer
Ausnehmungen angeordnet sind. In den Ausnehmungen der Verstärkungsplatten
sind Bauteile angeordnet. Nach dem Einbringen und Kontaktieren der
Bauteile werden die Ausnehmungen mit einem Kunst harz verfüllt. Das
flexible Substrat wird dann umgeklappt, so dass dessen zwei Abschnitte
gegenüberliegen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse
zur Aufnahme von Bauelementen und ein Verfahren zu dessen Herstellung
zu schaffen, welches auf kostengünstige
Art und Weise die Ausführung
von Anschlüssen
auf der Ober- und Unterseite in einem standardisierten Raster ermöglicht,
die Integration ungehäuster
Halbleiterbauelemente und SMD-Komponenten ermöglicht, und hinsichtlich des verwendeten
Kontaktierungsverfahrens flexibel ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Gehäuse
gemäß Patentanspruch
1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
8 gelöst.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Abdeckung und die Grundplatte
auf ihrer dem Gehäuse
abgewandten Hauptoberfläche
jeweils mit einem identischen Anschlussflächenraster versehen, so dass sich
ein Gehäuse
ergibt, welches stapelbar ist. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gehäuses sowie
des erfindungsgemäßen stapelbaren
Gehäuses
liegt in der Möglichkeit
der preiswerten Ausführung
des Gehäuses
mit Anschlüssen
auf der Ober- und Unterseite in einem standardisierbaren Raster.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
ungehäuste
Halbleiterbauelemente und SMD-Komponenten in dem Gehäuse gemeinsam
integriert werden können.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der hohen
Flexibilität
hinsichtlich des gewählten
Kontaktierungsverfahrens (Flip-Chip-, Chip- und Drahtbonden) der
in dem Gehäuse
anzubringenden Bauelemente.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den
Unteransprüchen definiert.
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Nachfolgend
werden anhand der beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
erstes Beispiel einer herkömmlichen
Leiterplatte, die als Ausgangsleiterplatte der vorliegenden Erfindung
dient;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
eines Abschnitts einer Leiterplatte, die in der Erfindung verwendet
wird;
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3A–C
ein erstes Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
weiteres Beispiel einer Leiterplatte, die zur Herstellung eines
Gehäuses
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient;
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5 das
Gehäuse,
das durch Verwendung der Leiterplatte aus 4 hervorgegangen
ist; und
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6 ein
Beispiel für
ein Anschlussflächenraster
auf der Abdeckung und/oder Grundplatte des Gehäuses.
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In
1 ist
ein erstes Beispiel einer herkömmlichen
Leiterplatte dargestellt, die als Ausgangspunkt der vorliegenden
Erfindung dient und der in der
US5224023 offenbarten
Leiterplatte ähnelt.
Die Leiterplatte ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen
100 versehen
und umfasst einen flexiblen Folienträger
102 sowie einen
ersten Abschnitt
104, einen zweiten Abschnitt
106 und
einen dritten Abschnitt
108. Der erste Abschnitt
104 umfasst
einen flexiblen Träger
104a und
einen starren Träger
104b, die
auf den Folienträger
102 laminiert
sind. Der zweite Abschnitt
106 umfasst einen auf den Folienträger
102 laminierten
starren Träger
106a.
Der dritte Abschnitt
108 umfasst einen starren Träger
108a sowie einen
fle xiblen Träger
108b,
die auf den Folienträger laminiert
sind. Die starren Träger
104b,
106a,
108a bestehen
beispielsweise aus FR-4-Elementen, welche aus Epoxidharz und Glasfasermatten
bestehen. Ferner sind Bereiche
110 vorgesehen, in denen
kein starrer Träger
angeordnet ist. In diesen Bereichen liegt der Folienträger
102 frei,
und daher sind diese Bereiche
110 flexibel und werden nachfolgend
auch als flexible Bereiche
110 der Leiterplatte
100 bezeichnet.
An dieser Stelle kann die Leiterplatte
100 gebogen werden.
Der Folienträger
102 kann
zusätzlich ein-
oder beidseitig mit einer Metallisierung versehen sein.
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Wie
im folgenden noch detaillierter beschrieben werden wird, wird das
erfindungsgemäße Gehäuse unter
Verwendung der Leiterplatte 100, welche aufgrund einer
starr-flexiblen Leiterplattentechnologie hergestellt ist, gebildet.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Leiterplatte 100 als Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Gehäuses, bildet
der erste Abschnitt 104 einen Boden oder eine Grundplatte
des Gehäuses,
der zweite Abschnitt 106 bildet einen Deckel oder eine
Abdeckung des Gehäuses
und der dritte Abschnitt 108 bildet eine innerhalb des
Gehäuses
liegende Zwischenlage. Der starre Träger 104b der Grundplatte 104 ist
bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Leiterplatte 100 mit einer Mehrzahl von Lotkugelkontakten oder
Anschlussflächen 112 versehen,
welche beispielsweise in einem Raster flächig angeordnet sein können, wobei
die Lotkugelkontakte 112 in diesem Fall sogenannte BGA-Balls
sind (BGA = Ball Grid Array). Das Vorsehen der Lotkugelkontakte 112 in
einem flächig
angeordneten Raster ermöglicht
eine einfache Befestigung bzw. Montage des sich ergebenden Gehäuses auf
einer Haupt-Leiterplatte. Die Lotkugelkontakte 112 des
ersten Abschnitts 104 sind über Durchkontaktierungen 114 mit
dem Folienträger 102 in
Kontakt. Im Träger 106a des
zweiten Abschnitts 106 sind ebenfalls Durchkontaktierungen 116 vorgesehen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass in 1 lediglich
ein Beispiel einer Leiterplatte dargestellt ist, wie sie als Aus gangspunkt
zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses verwendet wird. Anstelle der
dargestellten drei Abschnitte 104, 106 und 108 kann
die Leiterplatte auch derart ausgestaltet sein, dass auf die Zwischenlage 108 verzichtet
wird, wobei in diesem Fall lediglich ein einziger flexibler Bereich 110 zwischen
der Abdeckung 106 und dem Boden bzw. der Grundplatte 104 vorgesehen
ist. Anstelle der dargestellten einen Zwischenlage 106 können selbstverständlich auch
mehrere Zwischenlagen vorgesehen sein, die dann durch entsprechende
flexible Bereiche voneinander getrennt sind, um eine entsprechende
Verbiegung der Leiterplatte zur Herstellung des Gehäuses zu
ermöglichen.
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Anhand
der 1 wurde eine Leiterplatte 100 beschrieben,
bei der die Träger 104b, 106a und 108a starr
sind, jedoch können
anstelle der starren Träger
ebenso flexible Träger
verwendet werden.
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In 2 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Abschnitts einer Leiterplatte 200 dargestellt. Die Leiterplatte
umfasst den flexiblen Folienträger 202 sowie
einen ersten Abschnitt 204 und einen zweiten Abschnitt 206.
Der erste Abschnitt 204 bildet einen Boden bzw. eine Grundplatte
des herzustellenden Gehäuses
und ist durch einen starren Träger 208, welcher
auf den flexiblen Folienträger 202 auflaminiert
ist, sowie durch einen flexiblen Träger 210, der ebenfalls
auf den Folienträger 202 auflaminiert
ist, gebildet. Der starre Träger 208 weist
ein Durchgangsloch 212 auf, welches sich von der dem Folienträger 202 abgewandten
Hauptoberfläche 214 des starren
Trägers 208 durch
denselben bis auf den Folienträger 202 er
streckt. Die Innenbewandung des Durchgangslochs 212 ist
durch eine Metallschicht 216 metallisiert. Die Hauptoberfläche 214 des
starren Trägers 208 ist
mit einer Metallschicht 218 beschichtet, auf der ein BGA-Ball 220 angeordnet
ist, der eine Verbindung des Abschnitts 204, welcher den
Boden eines Gehäuses
bildet, mit einer Haupt-Leiterplatine, auf der das Gehäuse anzuordnen
ist, ermöglicht.
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Der
flexible Folienträger 202 weist
im Bereich des ersten Abschnitts 204 ein erstes Mikro-Durchgangsloch 222 auf.
Der Lötkontakt 220 ist über das
Durchgangsloch 216, eine Metallisierung 223 und über das
Mikrodurchgangsloch 222 mit einer Leiterbahn 224 verbunden,
die auf dem flexiblen Folienträger 202 angeordnet
ist.
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Der
flexible Träger 210 weist
eine Metallisierungsschicht 226 auf, und ferner ist ein
Bauelement 228 über
einen Lötkontakt 230 mit
der Metallisierung 226 verbunden. Ferner ist in dem flexiblen
Träger 210 ein
Mikrodurchgangsloch 232 vorgesehen, welches die Metallisierungsschicht 226 mit
der Leiterbahn 224 auf dem flexiblen Folienträger 202 verbindet.
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Der
erste Abschnitt 204 umfasst ferner ein Abstandhaltelement 234,
das bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
auf dem flexiblen Träger 210 angeordnet
ist. Dieses Abstandhaltelement 234 dient beim Umklappen
der Leiterplatte dazu, einen vorbestimmten Abstand zwischen dem
Boden bzw. der Grundplatte 204 und dem Deckel 206 einzustellen.
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Der
zweite Abschnitt 206 umfasst einen starren Träger 236,
welcher auf seiner, dem Folienträger 202 abgewandten
Hauptoberfläche 238 mit
einer Metallisierungsschicht 240 sowie mit einer Kontaktanschlussfläche 242 versehen
ist. Ferner ist ein metallisiertes Durchgangsloch 244 in
dem starren Träger 236 vorgesehen,
welches sich von der Hauptoberfläche 238 desselben
bis zum flexiblen Folienträger 202 erstreckt. Über eine
weitere Metallisierung 246 ist das Durchgangsloch mittels
eines Mikro-Durchgangsloches 248 in dem Folienträger 202 mit
der Leiterbahn 224 verbunden.
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Zwischen
dem ersten Abschnitt 204 und dem zweiten Abschnitt 206 ist
ein flexibler Bereich 250 angeordnet, welcher allein durch
den flexiblen Folienträger 202 gebildet
ist. Dieser Bereich wird während der
Herstellung des Gehäuses
umgeklappt.
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Stellt
man sich nun die in 2 dargestellten Leiterplatte 200 in
ihrem umgeklappten Zustand vor, so sind die Abschnitte 204 und 206 im
wesentlichen gegenüberliegend
zueinander angeordnet und über den
flexiblen Bereich 250 verbunden, wobei der Abstand durch
das Abstandhaltelement 234 festgelegt ist. Wie in einem
solchen Fall unschwer zu erkennen ist, erfolgt mittels der Metallisierung
bzw. Leiterbahn 224 auf dem flexiblen Träger 202 und
durch die Durchgangslöcher 222 und 248 eine
Verbindung von der auf einer Haupt-Leiterplatte zu befestigenden Grundplatine 204 zu
dem Deckel 206 des sich bildenden Gehäuses, auf dem danach weitere
Bauelemente oder ein weiteres Gehäuse angeordnet werden kann.
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Nachfolgend
wird anhand der 3A bis 3C ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines Gehäuses
sowie ein sich ergebendes Gehäuse
näher beschrieben.
Das in 3 beschriebene Verfahren geht von einer Leiterplatte
aus, wie sie anhand der 1 beschrieben wurde.
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In 3A ist die Leiterplatte dargestellt, welche
einen flexiblen Folienträger 302,
sowie einen ersten Abschnitt 304, einen zweiten Abschnitt 306 und einen
dritten Abschnitt 308 umfasst. In den Bereichen zwischen
den Abschnitten 304, 306 und 308 liegt
der Folienträger 302 frei,
wodurch die erforderlichen flexiblen Bereiche 310 gebildet
werden. Hinsichtlich der Befestigung und der verwendeten Materialien
der Abschnitte 304, 306 und 308 sowie
des Folienträgers 302 wird
auf die Beschreibung im Zusammenhang mit der 1 verwiesen.
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Der
Abschnitt 304 wird den Boden bzw. die Grundplatte des entstehenden
Gehäuses
bilden, und ist durch einen starren Träger 312 und durch
einen flexiblen Träger 314 gebildet.
Der starre Träger 312 ist
auf seiner dem flexiblen Folien träger 302 abgewandten
Oberfläche 316 mit
einer Mehrzahl von Lotkugelkontakten 318 versehen, welche
dazu dienen, das fertigerstellte Gehäuse, z. B. mit einer Haupt-Leiterplatine,
zu verbinden, und die über
Durchkontaktierungen 319 mit dem Folienträger 302 verbunden sind.
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Der
flexible Träger
umfasst ein Bauelement 320. Das Bauelement 320 ist über Lotkontakte 322 mit
der Hauptoberfläche 324 des
flexiblen Trägers 314 verbunden,
wobei die Hauptoberfläche 324 dem flexiblen
Folienträger
abgewandt ist. Ferner ist auf dem flexiblen Folienträger bereits
ein erstes Abstandhalteelement 326 angeordnet.
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Der
zweite Abschnitt 306 wird den Deckel bzw. die Abdeckung
des fertiggestellten Gehäuses bilden,
und ist durch einen starren Träger 328 gebildet,
und umfasst eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 329.
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Der
dritte Abschnitt 308 wird eine Zwischenlage in dem Gehäuse bilden.
Der dritte Abschnitt 308 ist durch einen starren Träger 330 sowie
durch einen flexiblen Träger 332 gebildet,
welche auf gegenüberliegenden
Oberflächen
des Folienträgers 302 angeordnet
ist.
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Zur
Herstellung des Gehäuses
wird zunächst die
Zwischenlage 308 durch Verbiegen des flexiblen Bereichs 310,
der zwischen der Zwischenablage 308 und dem Boden 304 angeordnet
ist, umgeklappt, so dass die Zwischenlage 308 auf den Abstandhalteelementen 326 des
Bodens 304 zum Liegen kommt. Die sich ergebende Situation
nach erfolgter Bestückung der
Zwischenlage 308 ist in 3B dargestellt.
Wie in 3B weiter zu sehen ist, ist
nunmehr auch die Zwischenlage 308 bestückt worden, wobei bei dem Ausführungsbeispiel
auf dem flexiblen Träger 332 der
Zwischenlage ein erstes Bauelement 334 und ein zweites
Bauelement 336 mittels Lotkontakten 338 befestigt
ist. Ferner ist auf dem flexiblen Träger 332 ein zweites
Abstandhalteelement 340 angeordnet.
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Wie
in 3B detaillierter dargestellt ist, weist
das Abstandhalteelement 326 in demjenigen Bereich, in dem
die Leiterplatte gebogen wird, Ausnehmungen 342 auf, welche
dazu die nen, die flexible Trägerfolie
nach dem Zusammenklappen aufzunehmen, so dass die äußeren Abmessungen
des entstehenden Gehäuses
nicht überschritten
werden, und der flexible Bereich ferner mechanisch geschützt ist.
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In
einem nachfolgenden Schritt wird der zweite Abschnitt bzw. Deckel 306 um
den verbleibenden flexiblen Bereich 310 derart umgeklappt,
dass dieser auf dem Abstandhalteelement 340 zum Ruhen kommt.
Das sich ergebende Gehäuse
ist in 3C dargestellt und ist in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 344 bezeichnet. Wie in 3C zu sehen ist, weist das zweite Abstandhalteelement 340 in dem
Bereich, in dem der flexible Träger 302 um
dasselbe gebogen wird, Ausnehmungen 346 auf, welche den
gleichen Zweck, wie die bereits oben beschriebenen Ausnehmungen 342 erfüllen.
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Bei
dem in 3 dargestellten Gehäuse 344 ist das Innere
desselben in mehrere Ebenen aufgeteilt. Die Aufteilung des Gehäuses 344 in
einzelne Ebenen kann dazu benutzt werden, unterschiedliche Funktionen
voneinander zu trennen. Hieraus resultiert die Möglichkeit, standardisierte
Stapellagen zu bilden, welche Prozessoren oder Speicherbausteine aufnehmen.
Andere Stapellagen können
für bestimmte
Anwendungen ausgelegt sein, z. B. um Sensoren aufzunehmen. Der Stapelaufbau,
wie er in 3C dargestellt ist, kann
auch dazu genutzt werden, Analog- und Digitalteile einer Schaltung
zu trennen. Ferner kann durch die Aufteilung des Gehäuses in
die einzelnen Ebenen (Stapellagen) lokal eine elektromagnetische
Abschirmung erfolgen.
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Wie
es anhand der 3 beschrieben wurde, dienen
die flexiblen Teile 310 der Leiterplatte dazu, beim Zusammenbau
des Gehäuses
bzw. Stapels gebogen zu werden, so dass die Lagen bzw. Abschnitte 304, 306 und 308 im
wesentlichen über
einander angeordnet werden. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
können
die flexiblen Bereiche 310 derart aus gestaltet sein, dass
diese eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Lagen 304, 306 und 308 herbeiführen, wie
dies bereits anhand der 2 näher beschrieben wurde. Solche elektrischen
Verbindungen können
dazu dienen, Leistungs-, Masse-, Signal- und Busanschlüsse zu führen.
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Der
Abstand zwischen den einzelnen Ebenen in dem Gehäuse bzw. der Stapellagen wird
durch die Abstandhalteelemente 326, 340 festgelegt,
welche durch starre Rahmen gebildet sind. Die starren Rahmen bestehen
bevorzugterweise aus dem Material FR-4. Die Rahmenhöhe ist hierbei so gewählt, dass
der minimal mögliche
Biegeradius der flexiblen Folie 302 in dem flexiblen Bereich 310 nicht überschritten
wird, und die benötigte
Einbauhöhe
der in dem Gehäuse 344 aufzunehmenden
Bauelemente 320, 334, 336 erreicht wird.
Wie bereits beschrieben wurde, ist zur besseren Ausgestaltung der
Biegung des flexiblen Bereichs 310 der Leiterplatte der
Rahmen 326, 340 an den Biegestellen mit Aussparungen 342, 346 versehen,
so dass die flexible Folie 302 nach dem Zusammenklappen
die äußeren Abmessungen
des Gehäuses 344 nicht überschreitet
und ferner mechanisch geschützt
ist.
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Die
in 3 dargestellte Zwischenlage 308 kann
entweder starr oder flexibel ausgeführt sein, wobei eine flexible
Zwischenlage den Vorteil hat, dass eine Flip-Chip- oder SMD-Befestigung
mittels Laserbonden von der Rückseite
des flexiblen Schaltungsträgers
möglich
ist. Flexible Schaltungsträger lassen
sich auch in einem sehr feinen Rastermaß strukturieren, mit sehr kleinen
Durchkontaktierungen.
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Die
Bestückung
der Leiterplatte erfolgt durch Kleben, Löten, Thermokompressionsbonden
oder Laserlöten
durch die flexible Trägerfolie.
Auch eine zweiseitige Montage der Stapellagen bzw. Ebenen ist möglich, wie
dies nachfolgend noch dargestellt werden wird. Die Starr-Flex-Leiterplatte
bietet auch die Möglichkeit
von Rolle zu arbeiten, was die Produktionskosten aufgrund der einfacheren
Handhabung bei hohen Stückzahlen
senkt.
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Um
das in 3C dargestellte Gehäuse 344 abschließend fertigzustellen,
wird nach dem Zusammenklappen der Lagen und vor zugsweise nach der vollständigen Montage
aller Bauelemente eine ausreichende mechanische Verbindung der Ebenen
beispielsweise unter Aufbringung von Druck und Temperatur in einem
Laminiervorgang erzeugt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die anhand der 3 beschriebene
Reihenfolge der Aufbringung von Bauelementen und der Anbringung
der Abstandhalteelemente nicht zwingend ist, sondern dass auch zunächst sämtliche
Bauelemente auf die entsprechenden Träger aufgebracht werden, und erst
anschließend
die Abstandelemente vorgesehen werden.
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Anhand
der 4 wird ein weiteres Beispiel einer Leiter platte
dargestellt, die zur Herstellung eines Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung dient.
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Die
in 4 dargestellte Leiterplatte umfasst einen flexiblen
Folienträger 402,
einen ersten Abschnitt 404, der die Grundplatte bzw. den
Boden des herzustellenden Gehäuses
bilden wird, einen zweiten Abschnitt 406, welcher die Abdeckung
des herzustellenden Gehäuses
bilden wird, sowie einen dritten Abschnitt 408 und einen
vierten Abschnitt 410, welche Zwischenlagen in dem herzustellenden
Gehäuse bilden
werden.
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Der
erste Abschnitt (Boden) 404 umfasst einen starren Träger 412,
welcher auf seiner dem Folienträger 402 abgewandten
Oberfläche 414 mit
Lotkugelkontakten 416 versehen ist, welche eine Befestigung
des sich ergebenden Gehäuses
auf einer Haupt-Leiterplatine
ermöglichen.
Ferner ist ein erstes Abstandhalteelement 420, beispielsweise
in der Form eines starren Rahmens, vorgesehen. Das Abstandhalteelement
bzw. der Rahmen 420 sind derart angeordnet, dass zwischen
dem Rahmen 420 und dem starren Träger 412 des ersten
Abschnitts 404 ein Teil des flexiblen Folienträgers 402 eingeschlossen
ist.
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Die
Abdeckung 406 umfasst einen starren Träger 422, auf dessen,
dem Folienträger 402 abgewandten
Hauptoberfläche 424 ein
Bauelement 426, z. B. ein Quarz, sowie ein Steckverbinder 428 befestigt
sind. Ferner ist ein zweites Abstandhalteelement 430 vorgesehen.
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Der
dritte Abschnitt 408, welcher eine Zwischenlage in dem
Gehäuse
bilden wird, umfasst einen starren Träger 432, auf dessen,
dem Folienträger 402 zugewandten
Hauptoberfläche 434 ein SMD-Bauelement 436 auf
herkömmliche
Art und Weise befestigt ist. Ferner ist die Hauptoberfläche 434 mit
einem dritten Abstandhalteelement 438 versehen. Auf der
der ersten Hauptoberfläche 434 gegenüberliegenden
Hauptoberfläche 440 des
Trägers 432 sind
zwei Bauelemente 442 und 444 durch eine Flip-Chip-Befestigung montiert.
Ein viertes Abstandhalteelement 446 ist auf der Oberfläche 440 angeordnet,
wobei zwischen der Oberfläche 440 und
dem Abstandhalteelement 446 der flexible Folienträger verläuft.
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Der
dritte Abschnitt 410, welcher in dem Gehäuse eine
Zwischenlage bilden wird, umfasst einen starren Träger 448,
auf dessen dem Folienträger
abgewandten Hauptoberfläche 450 ein
erstes SMD-Bauelement 452 und ein zweites SMD-Bauelement 454 auf
herkömmliche
Art und Weise befestigt ist. Auf der der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden
Oberfläche 456 des
Trägers 448 ist
ein Mikroprozessor 458 auf herkömmliche Art und Weise befestigt,
und ferner ist ein viertes Abstandhalteelement 460 angeordnet,
welches zwischen sich und der Hauptoberfläche 456 den flexiblen
Folienträger 402 ein
schließt.
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Zwischen
den Abschnitten 404, 406, 408 und 410 sind
flexible Bereiche 462, 464, 466 gebildet,
in denen der flexible Folienträger 402 freiliegt.
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Der
Abstand zwischen den Abschnitten 404, 406, 408 und 410 beträgt bei dem
in 4 vorzugsweise 1,5 mm.
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Die
Dicke der einzelnen starren Träger 412, 422, 432 und 448 beträgt bevorzugterweise
0,5 mm, die Dicke der Abstandhalteelemente 420, 430, 438, 446 und 460 beträgt 1,0 mm.
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Durch
Zusammenklappen und Beaufschlagen mit Druck und Temperatur ergibt
sich das in 5 dargestellte Gehäuse 500.
Wie bereits anhand der 3 beschrieben wurde, sind auch
dort diejenigen Abschnitte der Abstandhaltelemente, um die sich die
flexiblen Bereiche der Leiterplatte biegen, derart ausgestaltet,
dass der flexible Bereich nicht über
die Abmessung des Gehäuses
hinaustritt.
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In 6 ist
eine mögliche
Konfiguration eines flächig
an geordneten Rasters von Lotkugelkontakten dargestellt, die sich
beispielsweise auf der Unterseite des Bodens der oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele
wiederfindet, um so eine Verbindung mit einer Haupt-Leiterplatine
zu ermöglichen.
Die Fläche,
auf der die Kontakte angeordnet sind, ist quadratisch dargestellt
und mit dem Bezugszeichen 600 versehen, und die Lötkugelkontakte
sind mit dem Bezugszeichen 602 versehen.
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Die
in 6 dargestellte Anordnung wird beispielsweise auch
für BGA-Gehäuse verwendet, und
bei identischer Ausgestaltung eines Deckels und eines Bodens mit
dem gleichen Anschlussraster wird hierdurch eine Stapelung von mehreren
einzelnen Gehäusen
ermöglicht.
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In
der obigen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung wurde eine Leiterplatte beschrieben, welche aus einem
flexiblen Folienträger
besteht, auf dem einzelne starre oder flexible Träger auflaminiert
sind um so die oben beschriebene Struktur von Trägern mit dazwischen angeordneten
flexiblen Bereichen zu er reichen. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung der Leiterplatte beschränkt, sondern
vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auch auf Leiterplatten,
welche durch einen flexiblen Träger
gebildet sind, der vorbestimmte Bereiche aufweist, in denen Bauelemente und
Abstandhalteelemente angebracht werden, und der zumindest einen
flexiblen Bereich zwischen solchen vorbestimmten Bereichen aufweist,
um das erforderliche Umklappen zur Herstellung des Gehäuses zu
gestatten. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf die oben
beschriebenen Materialien der verschiedenen Elemente beschränkt, sondern
viel mehr können
auch andere geeignete Materialien eingesetzt werden. Anstelle einer
flexiblen Leiterplatte oder eines flexiblen Substrats kann auch
eine Leiterplatte oder ein Substrat verwendet werden, welches aus
einem starren Material besteht und die erforderlichen flexiblen
Bereiche auf weist.
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Neben
der oben beschriebenen Möglichkeit, die
starren Träger
auf dem flexiblen Folienträger
aufzulaminieren, können
die verschiedenen Abschnitte 104, 106 und 108 auch
dadurch gebildet werden, dass auf dem flexiblen Folienträger diese
Abschnitte aufgegossen sind.