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Title:
ASSEMBLY COMPRISING A CARRIER SUBSTRATE AND AN ELECTRONIC COMPONENT CONNECTED THERETO, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/215277
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an assembly (10) comprising a carrier substrate (12) and at least one electronic component (14) connected to the carrier substrate (12), wherein the electronic component (14) has connection regions (18) on its lower face, and the carrier substrate (12) has connection contacts (16), corresponding to said connection regions, on its upper face, wherein the lower face of the electronic component (14) faces the upper face of the carrier substrate (12), and the connection regions (18) of the electronic component (14) are electrically connected via a solder material (20) to the corresponding connection contacts (16) of the carrier substrate (12), and wherein surfaces of the connection regions (18) of the electronic component (14) have a geometric shape which deviates from a circular shape and which is not congruent with the geometric shape of the surfaces of the connection contacts (16) of the carrier substrate (12). A further aspect of the invention relates to a method for producing an assembly (10) of this kind.

Inventors:
BRAUN MARCO (DE)
ISSING SVEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/062850
Publication Date:
November 29, 2018
Filing Date:
May 17, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H01L23/498; G01N23/04; H05K1/11
Foreign References:
US5184768A1993-02-09
US5012502A1991-04-30
US20090056985A12009-03-05
DE19839760A12000-03-02
US20150200185A12015-07-16
DE19839760A12000-03-02
US20160126169A12016-05-05
DE102012212087A12014-01-16
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Claims:
Ansprüche

1. Anordnung (10) umfassend ein Trägersubstrat (12) und mindestens ein mit dem Trägersubstrat (12) verbundenes elektronisches Bauelement (14), wobei das elektronische Bauelement (14) auf seiner Unterseite Anschlussbereiche (18) aufweist und das Trägersubstrat (12) auf seiner Oberseite dazu korrespondierende Anschlusskontakte (16) aufweist, wobei die Unterseite des elektronischen Bauelements (14) der Oberseite des Trägersubstrats (12) zugewandt ist und die Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) über ein Lötmaterial (20) mit den korrespondierenden Anschlusskontakten (16) des Trägersubstrats (12) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächen der Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) eine von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Form aufweisen und dass die geometrische Form der Oberflächen der

Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) nicht deckungsgleich mit einer geometrischen Form der Oberflächen der Anschlusskontakte (16) des Trägersubstrats (12) ist.

2. Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) eine Vorzugsachse (40) aufweist, welche durch einen Mittelpunkt der Form verläuft, wobei die Abmessung der Form des Anschlussbereichs (18) entlang der Vorzugsachse (40) größer ist als entlang aller anderen durch den Mittelpunkt laufender Achsen.

3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Oberflächen der Anschlusskontakte (16) des

Trägersubstrats (12) kreisflächenförmig ausgestaltet ist. Anordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Anschlusskontakte (16) des Trägersubstrats (12) eine Form mit einer Vorzugsachse (40) aufweisen, wobei eine

Verzerrungsrichtung der Vorzugsachse (40) der Oberflächen der Anschlussbereiche (18) von einer Verzerrungsrichtung der

Vorzugsachse (40) der Anschlusskontakte (16) verschieden ist, wobei die Verzerrungsrichtung entlang einer Vorzugsachse (40) als die Richtung definiert ist, entlang der ausgehend vom Mittelpunkt der geometrischen Form eine Länge einer Strecke vom Mittelpunkt zum Rand der Form maximal ist.

Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass die Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) und/oder die Anschlusskontakte (16) des

Trägersubstrats (12) tropfenförmig sind, oder dass die Form der Oberfläche der Anschlussbereiche (18) und/oder der Anschlusskontakte (16) einer Kreisflächenform mit mindestens einem von der Kreisfläche ausgehendem Steg (42) oder mindestens einer von der Kreisfläche ausgehenden Nase (44) entspricht.

Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Form der Anschlusskontakte (16) durch eine Lötstoppmaske vorgegeben ist.

Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens ein Anschlussbereich (18) an einer Unterseite eines elektronischen Bauelements (14) mit wenigstens einem Anschlusskontakt (16) auf einer Oberseite eines Trägersubstrats (12) elektrisch leitend verbunden wird, umfassend die Schritte

a. Bereitstellen eines Trägersubstrates (12) und eines elektronischen Bauelements (14),

b. Aufbringen von Lötdepots auf Anschlusskontakte (16) auf der

Oberseite des Trägersubstrats (12),

c. Platzieren des elektronischen Bauelements (14) auf dem

Trägersubstrat (12), wobei Anschlussbereiche (18) an der Unterseite des elektronischen Bauelements (14) mit Lötdepots von korrespondierenden Anschlusskontakten (16) auf der Oberseite des Trägersubstrats (12) in Verbindung gebracht werden,

d. Ausbilden von Lötverbindungen zwischen jeweils einem

Anschlusskontakt (16) und einem korrespondierenden

Anschlussbereich (18) durch Erhitzen der aus dem elektronischen Bauelement (14) und dem Trägersubstrat (12) gebildeten Anordnung (10),

e. Inspizieren der ausgebildeten Lötverbindungen unter Verwendung eines mittels Durchleuten der Anordnung (10) mit Röntgenstrahlen erhaltenen Abbildung (30),

dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächen der Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) eine von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Form aufweisen und dass die geometrische Form der Oberflächen der Anschlussbereiche (18) des elektronischen Bauelements (14) nicht deckungsgleich mit einer geometrischen Form von Oberflächen der Anschlusskontakte (16) des Trägersubstrats (12) ist.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das

Inspizieren gemäß Schritt e) ein Auswerten der erhaltenen Abbildung (30) umfasst, wobei eine Lötverbindung als fehlerhaft eingestuft wird, wenn an der Position, an der das Lötdepot für die zu prüfende

Lötverbindung gemäß Schritt b) aufgebracht wurde, keine Form erkannt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei eine Lötverbindung als korrekt eingestuft wird, falls an der Position, an der das Lötdepot für die zu prüfende Lötverbindung gemäß Schritt b) aufgebracht wurde eine von einer Kreisform abweichende Form erkannt wird, welche einer

Verzerrungsrichtung des entsprechenden Anschlussbereichs (18) und, sofern vorhanden, einer Verzerrungsrichtung des entsprechenden Anschlusskontakts (16) folgt und andernfalls die zu prüfende

Lötverbindung als fehlerhaft eingestuft wird..

Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bereitstellen des Trägersubstrates (12) gemäß Schritt a) und vor dem Platzieren des elektronischen Bauelements (14) gemäß Schritt c) eine Lötstoppmaske auf der Oberseite des Trägersubstrats (12) angeordnet wird, wobei durch die Lötstoppmaske die geometrische Form der Anschlusskontakte (16) definiert wird.

Description:
Beschreibung Titel

Anordnung umfassend ein Trägersubstrat und ein damit verbundenes

elektronisches Bauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend ein Trägersubstrat und mindestens ein mit dem Trägersubstrat verbundenes elektronisches Bauelement, wobei das elektronische Bauelement auf seiner Unterseite Anschlussbereiche aufweist und das Trägersubstrat auf seiner Oberseite dazu korrespondierende Anschlusskontakte aufweist, wobei die Unterseite des elektronischen

Bauelements der Oberseite des Trägersubstrats zugewandt ist und die

Anschlussbereiche des Bauelements über ein Lötmaterial mit den

korrespondierenden Anschlusskontakten des Trägersubstrats elektrisch verbunden sind. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.

Stand der Technik

Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung elektronischer Bauteile werden elektronische Bauelemente zunehmend in Gehäusen verpackt, welche keine herausragenden Anschlüsse in Form von aus dem Gehäuse herausragenden

Anschlussdrähten oder Pins besitzen. Derartige elektronische Bauelemente werden als„Leadless"-Bauteile, also als unbedrahtete Bauteile, bezeichnet. Ein solches Leadless- Bauelement umfasst an seiner Unterseite eine Vielzahl von Anschlussbereichen, über die das Bauelement elektrisch kontaktiert werden kann. Für eine elektrische Verbindung mit einem Trägersubstrat weist das

Trägersubstrat auf seiner Oberseite Anschlusskontakte auf, die derart angeordnet sind, dass diese jeweils mit einem der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements korrespondieren. Zwischen einem Anschlusskontakt und einem korrespondierenden Anschlussbereich wird eine Lötverbindung hergestellt. Dazu wird Lötmaterial in Form eines Lötdepots auf den Anschlusskontakten des Trägersubstrats platziert. Anschließend wird das elektronische Bauelement auf das Trägersubstrat aufgesetzt, wobei dessen Unterseite mit den Anschlussbereichen in Richtung der Oberseite des

Trägersubstrats mit den Anschlusskontakten weist. Das elektronische

Bauelement wird dabei so ausgerichtet, dass die Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements direkt Oberhalb der korrespondierenden

Anschlusskontakte des Trägersubstrats platziert werden. Die so hergestellte Anordnung wird beispielsweise in einem Reflow-Ofen eingegeben, wobei durch eine Wärmebehandlung das Lötmaterial in den Lötdepots aufschmilzt und jeweils eine Lötverbindung zwischen einem Anschlussbereich und dem

korrespondierenden Anschlusskontakt herstellt.

Problematisch hieran ist, dass die Lötstellen durch das elektronische Bauelement verdeckt werden, so dass eine direkte Kontrolle der Qualität der Lötstellen nicht möglich ist.

Aus DE 198 39 760 AI ist ein Verfahren zur Verbindung von elektronischen Bauelementen mit einem Trägersubstrat bekannt. Anschlusskontakte des Bauelements werden dabei mit Anschlusskontakten auf der Oberseite des Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden, indem Löthöcker mit den

Anschlusskontakten des elektronischen Bauelements verbunden werden und anschließend das Bauelement mit dem Trägersubstrat justiert gefügt wird. In einem nachfolgenden Schritt werden die Löthöcker mit den Kontaktflächen verlötet. Dabei ist vorgesehen, dass während des Lötens der Löthöcker in der Kontaktierungsebene derart verformt wird, dass die Verformung in einer

Röntgenaufnahme ausgewertet werden kann. Zum Erzielen der Verformung kann die Form des Anschlusskontaktes auf dem Trägersubstrat abweichend von einer kreisrunden Form gewählt werden.

Aus US 2016/0126169 AI ist ein Leadless-Chipträger bekannt, der sich mit einer Leiterplatte so verlöten lässt, dass die Lötstellen optisch kontrolliert werden können. Dazu ist vorgesehen, metallische Kontaktpads an den Seiten des Gehäuses vorzusehen. Beim Verlöten mit der Leiterplatte werden nicht nur die Kontaktstellen unterhalb des Chipträgers, sondern auch die seitlichen Kontaktpads mit dem Lot benetzt, so dass eine optische Kontrolle der Lötstelle möglich ist.

Aus DE 10 2012 212 087 AI ist eine Leiterplatte mit einem Substrat und einer mit dem Substrat verbundenen elektrisch leitfähigen Schicht bekannt. In der leitfähigen Schicht sind Leiterbahnen ausgebildet. Ein Bauelement weist wenigstens einen elektrischen Anschluss auf, welcher mittels eines Lotmittels mit einem Kontaktbereich der elektrisch leitfähigen Schicht verbunden ist. Eine Leiterbahn weist ausgehend von dem Kontaktbereich eine das Lotmittel führende Kapillare auf, wobei sich die Kapillare über eine Begrenzung des Gehäuses des Bauelements hinaus erstreckt. Dadurch kann das Lotmittel in einer Aufsicht auf die Leiterplatte erfasst werden.

Nachteilig an den bekannten Techniken zur Überprüfung der Verbindungen der Lötstellen elektronischer Bauelemente ist, dass diese bestimmte Bauformen der elektronischen Bauelemente voraussetzen, bei denen Löthöcker bzw. Lötdepots bereits an den Kontaktflächen der Bauelemente platziert wurden, insbesondere BGA-Bauelemente (BGA=Ball-Grid- Array), oder durch besondere Ausführungen des Bauelements oder des Trägersubstrats einen Teil der Lötstelle so

anzuordnen, dass diese nicht durch das elektronische Bauelement verdeckt wird. Nicht jedes Bauelement ist in einem BGA-Gehäuse erhältlich und insbesondere bei Bauelementen mit einer großen Anzahl von elektrischen Anschlüssen ist es nicht möglich, alle Lötstellen so anzuordnen, dass diese nicht durch das

Bauelement selbst verdeckt werden.

Offenbarung der Erfindung

Es wird eine Anordnung umfassend ein Trägersubstrat und mindestens ein mit dem Trägersubstrat verbundenes elektronisches Bauelement vorgeschlagen, wobei das elektronische Bauelement auf seiner Unterseite Anschlussbereiche aufweist und das Trägersubstrat auf seiner Oberseite dazu korrespondierende Anschlusskontakte aufweist. Die Unterseite des elektronischen Bauelements ist der Oberseite des Trägersubstrats zugewandt und die Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements sind über ein Lötmaterial mit den

korrespondierenden Anschlusskontakten des Trägersubstrats elektrisch verbunden. Ferner ist vorgesehen, dass Oberflächen der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements eine von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Form aufweisen und dass die geometrische Form der Oberflächen der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements nicht deckungsgleich mit einer geometrischen Form der Oberfläche der Anschlusskontakte des

Trägersubstrats ist.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die geometrische Form der

Oberfläche der Anschlusskontakte des Trägersubstrats kreisflächenförmig ausgestaltet.

Das Lötmaterial wurde zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Trägersubstrats und den korrespondierenden

Anschlussbereichen des elektronischen Bauelements aufgeschmolzen. Dabei benetzt das Lötmaterial die Flächen der Anschlusskontakte und der

Anschlusspins, so dass die geometrische Form, die das Lötmaterial nach dem Erkalten annimmt, von der geometrischen Form des jeweiligen

Anschlusskontakts und des jeweiligen Anschlussbereichs bestimmt wird. Wird durch das Lötmaterial lediglich ein kreisflächenförmiger Anschlusskontakt benetzt, so erscheint die geometrische Form des Lötmaterials nach dem Erkalten in Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats ebenfalls kreisflächenförmig. Nur dann, wenn das Lötmaterial auch die von der Kreisflächenform abweichende Fläche des Anschlussbereichs benetzt, stellt sich bei Betrachtung aus einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats eine von der Kreisflächenform abweichende geometrische Form ein. Somit kann bei der vorgeschlagenen Anordnung die ordnungsgemäße Benetzung der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements in einer Röntgenaufnahme, bei der die Anordnung aus einer Richtung senkrecht zur Fläche des

Trägersubstrats durchleuchtet wird, beurteilt werden. Eine fehlerhafte Benetzung eines Anschlussbereichs durch das Lötmaterial kann dann leicht erkannt werden, indem anstelle einer von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Form eine Kreisflächenform beobachtet wird.

Bevorzugt weist die Form der Anschlussbereiche des elektronischen

Bauelements eine Vorzugsachse auf, welche durch den Mittelpunkt der Form verläuft, wobei die Abmessung der Form des Anschlussbereichs entlang der Vorzugsachse größer ist als entlang aller anderen durch den Mittelpunkt laufender Achsen. Eine Verzerrungsrichtung der Vorzugsachse ist dabei definiert als die Richtung entlang der Vorzugsachse bei der ausgehend vom Mittelpunkt der geometrischen Form die Strecke vom Mittelpunkt zum Rand der Form maximal ist. Sofern dies ausgehend vom Mittelpunkt für beide Richtungen entlang der Vorzugsachse erfüllt ist, weist die Vorzugsachse zwei gleichwertige entgegengesetzte Verzerrungsrichtungen ausgehend vom Mittelpunkt der Form auf.

Durch das Ausbilden der Vorzugsachse wird eine definierte Abweichung von einer Kreisflächenform vorgegeben, welche bei einem Röntgenprüfverfahren überwacht werden kann. So kann insbesondere bei der Prüfung vorgesehen sein zu erkennen, ob an einer Lötstelle das Lötmaterial eine Abweichung von der Kreisflächenform aufweist, die der Vorzugsachse folgt.

Alternativ zu einer kreisflächenförmigen Ausgestaltung der Oberfläche der Anschlusskontakte des Trägersubstrats kann für die Form der Anschlusskontakte ebenfalls eine Form gewählt werden, die eine Vorzugsachse aufweist, wobei die Verzerrungsrichtung der Vorzugsachse der Form der Anschlusskontakte von der Verzerrungsrichtung der Vorzugsachse der Form der Anschlussbereiche verschieden ist.

Bevorzugt ist der Form des Anschlussbereichs und/oder des Anschlusskontakts spiegelsymmetrisch zur Vorzugsachse.

Bevorzugt ist die geometrische Form der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements und/oder die Form der Anschlusskontakte des Trägersubstrats als Tropfenform ausgestaltet. Alternativ kann die geometrische Form als

Kreisflächenform mit mindestens einem von der Kreisfläche ausgehenden Steg oder mindestens einer von der Kreisfläche ausgehenden Nase ausgestaltet sein. Im ersten Fall werden die Vorzugsachse sowie die Verzerrungsrichtung durch die Ausrichtung der Tropfenform und im zweiten Fall durch die Ausrichtung des Stegs bzw. der Nase vorgegeben. Auf dem Trägersubstrat können neben den Anschlusskontakten auch

Leiterbahnen angeordnet sein, welche beispielsweise Anschlusskontakte des Trägersubstrats kontaktieren können. Sowohl die Anschlusskontakte als auch die Leiterbahnen sind in der Regel als Metallisierungen eines ansonsten nicht elektrisch leitfähigen Trägersubstrates ausgestaltet, wobei sich diese

metallisierten Bereiche des Trägersubstrats in der Regel gut mit dem Lötmaterial benetzen lassen. Zur Ausbildung der geometrischen Form der

Anschlusskontakte ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die geometrische Form durch eine Lötstoppmaske vorgegeben ist. Die Lötstoppmaske kann

beispielsweise in Form einer Beschichtung ausgestaltet sein, wobei das für die

Beschichtung verwendete Material sich nicht oder nur sehr schlecht mit dem Lötmaterial benetzen lässt.

Bevorzugt sind die Flächen der Anschlusskontakte des Trägersubstrats durch die Flächen der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements vollständig überdeckt. Das bedeutet, dass das elektronische Bauelement nicht nur entsprechend ausgerichtet ist, dass jeweils ein Anschlussbereich über dem korrespondierenden Anschlusskontakt des Trägersubstrats liegt, sondern dass die Flächen der Anschlussbereiche eines elektronischen Bauelements größer als die Flächen der Anschlusskontakte des Trägersubstrats sind. Hierdurch wird ein großer Überlapp zwischen einem Anschlusskontakt und dem

korrespondierenden Anschlussbereich erreicht, der eine sichere elektrische Verbindung garantiert.

Bei dem elektronischen Bauelement handelt es sich bevorzugt um ein unbedrahtetes„Leadless"- Bauelement, wobei bei einer Ansicht von der

Oberseite des elektronischen Bauelements die Flächen aller Anschlussbereiche vollständig verdeckt sind. Das heißt, sämtliche Flächen der Anschlussbereiche sind auf der Unterseite des elektronischen Bauelements lokalisiert und erstrecken sich insbesondere nicht auf Seitenflächen oder auf die Oberseite des elektronischen Bauelements.

Bei einem Anschlussbereich handelt es sich um einen flachen elektrisch leitfähigen Bereich an der Unterseite des elektronischen Bauelements. Im Gegensatz zu Anschlussdrähten oder üblichen Pins ragen die Anschlussbereiche nicht unwesentlich aus dem Gehäuse des elektronischen Bauelements hinaus. In der Regel ist ein Anschlussbereich als metallisierter Bereich ausgestaltet, welcher sich gut mit einem Lötmaterial benetzen lässt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung bereitzustellen. Im Rahmen der Anordnung offenbarte Merkmale gelten daher entsprechend für das Verfahren offenbart und umgekehrt im Rahmen des Verfahrens offenbarte Merkmale gelten entsprechend für die Anordnung als offenbart.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird wenigstens ein Anschlussbereich an einer Unterseite eines elektronischen Bauelements mit wenigstens einem Anschlusskontakt auf einer Oberseite des Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden. In einem ersten Schritt a) des Verfahrens werden ein Trägersubstrat und ein elektronisches Bauelement bereitgestellt. In einem zweiten Schritt b) des

Verfahrens werden Lötdepots auf Anschlusskontakte auf der Oberseite des Trägersubstrats aufgebracht. In einem nachfolgenden Schritt c) wird das elektronische Bauelement auf dem Trägersubstrat platziert, wobei

Anschlussbereiche an der Unterseite des elektronischen Bauelements mit Lötdepots von korrespondierenden Anschlusskontakten auf der Oberseite des

Trägersubstrats in Verbindung gebracht werden. In einem nachfolgenden Schritt d) werden Lötverbindungen zwischen jeweils einem Anschlusskontakt und einem korrespondierenden Anschlussbereich durch Erhitzen der aus dem

elektronischen Bauelement und dem Trägersubstrat gebildeten Anordnung ausgebildet. Im letzten Schritt e) des Verfahrens werden die ausgebildeten

Lötverbindungen unter Verwendung eines mittels Durchleuchten der Anordnung mit Röntgenstrahlen erhaltenen Abbildung inspiziert.

Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass Oberflächen der Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements eine von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Form aufweisen und dass die geometrische Form der

Anschlussbereiche nicht deckungsgleich mit einer geometrischen Form von Oberflächen der Anschlusskontakte ist, so dass beim Ausbilden der

Lötverbindung Lötmaterial dieser von der Kreisflächenform abweichenden geometrischen Form zumindest teilweise folgt. Die sich auf diese Weise zwischen einem Anschlussbereich und einem korrespondierenden

Anschlusskontakt ausbildende Lötstelle weist in der Abbildung eine von einer Kreisflächenform abweichende Form auf.

Das Aufbringen von Lötdepots gemäß Schritt b) des Verfahrens kann

insbesondere durch ein Druckverfahren erfolgen, wobei das Lötmaterial an entsprechende Stellen der Anschlusskontakte aufgedruckt wird.

Zum Ausbilden der Lötverbindungen wird die gesamte Anordnung erhitzt, wobei hierfür ein dem Fachmann gebräuchliches Verfahren beispielsweise unter Verwendung eines Reflow-Ofens Verwendung finden kann. Die dabei gewählten Einwirkzeiten und Temperaturen sind so ausgewählt, dass das Lötmaterial verflüssigt wird, das Trägersubstrat sowie die elektronischen Bauelemente jedoch keinen Schaden nehmen. Das aufgeschmolzene Lötmaterial benetzt dann die entsprechenden Flächen der Anschlussbereiche und Anschlusskontakte. Durch Abkühlen der Anordnung erstarrt das Lötmaterial und bildet die

Lötverbindung aus.

Für das Inspizieren gemäß Schritt e) des Verfahrens wird die Anordnung aus einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats durchleuchtet. Hierfür können dem Fachmann grundsätzlich bekannte Röntgenvorrichtungen eingesetzt werden. Zur Auswertung der erhaltenen Abbildungen können

Computervorrichtungen eingesetzt werden, welche automatisiert die Form des in der Abbildung als Schatten erkennbaren Lötmaterials analysieren. Zur

Auswertung der Abbildungen geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.

Bevorzugt ist bei einem Auswerten der erhaltenen Abbildung vorgesehen, eine Lötverbindung zwischen jeweils einem Anschlussbereich und einem

korrespondierenden Anschlusskontakt als fehlerhaft einzustufen, wenn an der Position, an der das Lötdepot für die zu prüfende Lötverbindung gemäß Schritt b) aufgebracht wurde, keine Form erkannt wird. Wird keine Form erkannt, so ist an der Position kein Lötmaterial vorhanden, welches in der Abbildung als Schatten erkennbar wäre. Da das Lötmaterial vollständig fehlt, ist die Lötverbindung fehlerhaft ausgeführt. Wird in der Abbildung ein Schatten erkannt, so ist an der Position der Lötverbindung Lötmaterial vorhanden und die Form wird bevorzugt genauer überprüft.

Bevorzugt wird bei der Auswertung gemäß Schritt e) eine Lötverbindung als korrekt eingestuft, wenn an der Position, an der das Lötdepot für die zu prüfende

Lötverbindung gemäß Schritt b) aufgebracht wurde, eine von einer Kreisform abweichende Form erkannt wird, welche einer Verzerrungsrichtung des entsprechenden Anschlussbereichs und, sofern vorhanden, einer

Verzerrungsrichtung des entsprechenden Anschlusskontakts folgt. Andernfalls wird die zu prüfende Lötverbindung als fehlerhaft eingestuft. Die Vorzugsachse des Anschlusskontakts bzw. des Anschlussbereichs ist dabei jeweils definiert als eine Achse, die durch den Mittelpunkt des Anschlusskontakts bzw. des

Anschlussbereichs verläuft, wobei die Abmessung der Form der Oberfläche des Anschlusskontakts bzw. des Anschlussbereichs entlang dieser Vorzugsachse größer ist als entlang aller anderen durch den Mittelpunkt der Form der

Oberfläche laufender Achsen. Eine Verzerrungsrichtung ist dabei definiert als die Richtung entlang der Vorzugsachse bei der ausgehend vom Mittelpunkt der geometrischen Form die Strecke vom Mittelpunkt zum Rand der Form maximal ist. Sofern dies ausgehend vom Mittelpunkt für beide Richtungen entlang der Vorzugsachse erfüllt ist, weist die Vorzugsachse zwei gleichwertige

entgegengesetzte Verzerrungsrichtungen ausgehend vom Mittelpunkt der Form auf.

Zum Definieren der Anschlusskontakte auf dem Trägersubstrat ist bevorzugt vorgesehen, dass vor dem Platzieren des elektronischen Bauelements gemäß

Schritt c) eine Lötstoppmaske auf der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet wird. Die Anschlusskontakte sind dann als entsprechend geformte Öffnungen in der Lötstoppmaske ausgestaltet. Vorteile der Erfindung

Bei der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Anordnung, welche mindestens ein elektronisches Bauelement auf einem Trägersubstrat umfasst, ist

vorgesehen, dass die Anschlussbereiche des elektronischen Bauelements eine von einer Kreisflächenform abweichende geometrische Formgebung aufweisen. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine einfache Überprüfung auf fehlerhafte Lötstellen ermöglicht, die aus einer schlechten Benetzung dieser

Anschlussbereiche mit einem Lötmaterial hervorgerufen werden. Derartige Benetzungsfehler können leicht auftreten bei Vorhandensein von

Verunreinigungen auf den Anschlussbereichen des elektronischen Bauelements.

Die andere Seite der entsprechenden Lötverbindung, nämlich die Benetzung der Anschlusskontakte auf dem Trägersubstrat ist in der Regel unkritisch, da das zur Herstellung der Lötverbindung verwendete Lötmaterial bei Verwendung von unbedrahteten (leadless) Bauelementen direkt auf das Trägersubstrat aufgetragen wird.

Eine korrekte Benetzung der Anschlussbereiche kann durch eine entsprechende Verformung des Lötmaterials, in einem Röntgenbild leicht erkannt werden. Bei einer korrekten Lötstelle stellt sich eine von einer Kreisform abweichende geometrische Form ein, während bei einem Benetzungsfehler im Röntgenbild ein Schatten in Form einer Kreisfläche sichtbar wird. Vorteilhafter Weise lassen sich dazu Prüfmechanismen und Apparaturen verwenden, welche dem Fachmann im Zusammenhang mit dem Prüfen von Lötverbindungen von elektronischen Bauelementen bekannt sind, die in einem BGA-(Ball-Grid-Array)-Gehäuse ausgeliefert werden. Bei elektronischen Bauelementen im BGA-Gehäuse weist das elektronische Bauelement an seiner Unterseite mit Löthöckern versehene Anschlussbereiche auf. Da die elektronischen Bauelemente bereits vom

Hersteller mit den Lötdepots versehen wurden, ist eine Kontaminierung der entsprechenden Anschlussbereiche nahezu ausgeschlossen, so dass eine Benetzung der Anschlussbereiche mit dem Lötmaterial unkritisch ist. In diesem Fall ist entsprechend die Verbindung mit dem Trägersubstrat die kritische Verbindung, wobei der Stand der Technik, siehe DE 198 39 760 AI,

entsprechend vorsieht, dass die Anschlusskontakte auf dem Trägersubstrat derart ausgestaltet sind, dass eine Verzerrung der Lötverbindung bei Benetzung der Anschlusskontakte auftritt. Diese Verzerrung wird durch Durchleuchten mittels Röntgenstrahlen erkannt. Die Auswertung der erhaltenen Abbildungen ist beim erfindungsgemäßen Verfahren gleichartig, so dass vorteilhafterweise die bereits im Zusammenhang mit dem im Stand der Technik bekannten Verfahren entwickelten Auswerte-Algorithmen auch für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Anordnung

umfassend ein Trägersubstrat und ein elektronisches Bauelement,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Röntgenabbildung der

Anordnung,

Figur 3 eine erste Ausführungsform eines Anschlussbereichs,

Figur 4 eine zweite Ausführungsform eines Anschlussbereichs und

Figur 5 eine dritte Ausführungsform eines Anschlussbereichs.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen

Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

In Figur 1 ist schematisch ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße

Anordnung 10 dargestellt. Die Anordnung 10 umfasst ein Trägersubstrat 12, auf dessen Oberseite Anschlusskontakte 16 ausgebildet sind. Die Anschlusskontakte 16 sind in Form von metallisierten Bereichen auf der Oberfläche des

Trägersubstrats 12 ausgebildet. Beispielsweise bestehen diese metallisierten Bereiche aus Kupfer oder Gold. Zusätzlich können auf der Oberfläche des Trägersubstrats 12 Leiterbahnen als metallisierte Bereiche ausgebildet sein. Die Anordnung 10 umfasst des Weiteren ein elektronisches Bauelement 14, welches an seiner Unterseite Anschlussbereiche 18 aufweist. Auch die

Anschlussbereiche 18 sind als Metallisierungen ausgebildet und bestehen beispielsweise aus Kupfer oder Gold. Die Anschlussbereiche 18 werden dabei von einer Oberseite des elektronischen Bauelements 14 aus gesehen durch das elektronische Bauelement 14 vollständig verdeckt und erstrecken sich insbesondere nicht auf Seitenflächen des elektronischen Bauelements 14 oder auf die Oberseite des elektronischen Bauelements 14. Die Oberseite des elektronischen Bauelements 14 liegt der Unterseite gegenüber. Die Unterseite des elektronischen Bauelements 14 ist der Oberseite des Trägersubstrats 12 zugewandt, so dass die Anschlussbereiche 18 zu den Anschlusskontakten 16 zeigen.

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen jeweils einem

Anschlussbereich 18 des elektronischen Bauelements 14 und einem

Anschlusskontakt 16 des Trägersubstrats 12 wird Lötmaterial 20 verwendet. Das Lötmaterial 20 befindet sich jeweils zwischen einem Anschlussbereich 18 und einem Anschlusskontakt 16. Wie der Darstellung der Figur 1 entnommen werden kann, sind die Anschlussbereiche 18 und die Anschlusskontakte 16 jeweils so zueinander ausgerichtet, dass in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats 12 die Anschlussbereiche 18 den jeweiligen Anschlusskontakt 16 des Trägersubstrats 12 vollständig überdecken. Des Weiteren ist jeweils ein Anschlusskontakt 16 einem Anschlussbereich 18 zugeordnet.

Zum Herstellen einer Lötverbindung zwischen jeweils einem Anschlusskontakt 16 und einem korrespondierenden Anschlussbereich 18 unter Verwendung des Lötmaterials 20 wird das Lötmaterial 20 durch Erhitzen aufgeschmolzen. Das aufgeschmolzene Lötmaterial 20 benetzt dann die zugänglichen Oberflächen des Anschlussbereichs 18 sowie des Anschlusskontakts 16. Die Form der dabei entstehenden Lötstelle wird durch die Geometrie des Anschlussbereichs 18 und des Anschlusskontakts 16 beeinflusst.

Um die Qualität der entstehenden Lötstelle prüfen zu können, ist vorgesehen, dass die Form der Anschlussbereiche 18 des elektronischen Bauelements 14 abweichend von einer Kreisflächenform ausgestaltet sind, wohingegen die Form der Anschlusskontakte 16 kreisflächenförmig ausgestaltet ist. Benetzt nun das Lötmaterial 20 einen Anschlussbereich 18, so entsteht eine verzerrte Lötstelle 32, die in einer Röntgenabbildung entlang einer Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats 12 als ein Schatten erkennbar ist, der eine von einer Kreisflächenform abweichende Form aufweist. Die Verzerrung gegenüber der runden Form erfolgt entlang der Richtung 24.

Benetzt hingegen das Lötmaterial 20 die Fläche des Anschlussbereichs 18 nicht, so ist die Form einer entstehenden runden Lötstelle 34 lediglich durch den Anschlusskontakt 16 vorgegeben. In einer Röntgenabbildung entlang einer

Richtung senkrecht zur Ebene des Trägersubstrats 12 ist die runde Lötstelle 34 entsprechend als kreisflächenförmiger Schatten zu erkennen.

In Figur 2 ist schematisch eine Abbildung 30 dargestellt, welche durch

Durchleuchten einer Anordnung 10 mittels Röntgenstrahlen erhalten wurde, wobei die Anordnung 10 in einer Richtung senkrecht zur Ebene des

Trägersubstrats 12, vgl. Figur 1, durchleuchtet wurde.

In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel einer Abbildung 30 sind insgesamt 12 Lötstellen 32, 34 zu erkennen, die in vier Zeilen und drei Spalten angeordnet sind. Die Lötstellen 32, 34 in der ersten Spalte sowie in den ersten beiden Zeilen sind verzerrte Lötstellen 32, d. h. das Lötmaterial 20 der jeweiligen verzerrten Lötstelle 32 benetzt den jeweiligen Anschlussbereich 18 des elektronischen Bauelements 14, vgl. Figur 1. Eine in der Abbildung 30 erkennbare verzerrte Lötstelle 32 deutet somit auf eine korrekt ausgeführte Lötverbindung hin. Auch die mittlere Lötstelle 32, 34 in der zweiten Spalte und dritten Zeile ist eine verzerrte Lötstelle 32 und ist somit korrekt ausgeführt und wird als korrekt ausgeführt eingestuft. In der Abbildung 30 sind in der unteren rechten Ecke drei runde Lötstellen 34 zu erkennen. Die runde Form, die der Schatten des jeweiligen Lötmaterials 20 in der Abbildung 30 hervorruft, deutet darauf hin, dass das Lötmaterial 20 der jeweiligen runden Lötstelle 34 den entsprechenden Anschlussbereich 18 des elektronischen Bauelements 14, vgl. Figur 1, nicht benetzt. Es handelt sich somit um eine kalte Lötstelle, bei der kein sicherer Kontakt zwischen dem Lötmaterial 20 und dem Anschlussbereich 18 hergestellt wurde. Die in der Abbildung 30 erkennbaren runden Lötstellen 34 werden somit als nicht korrekt ausgeführt bzw. als defekte Lötstellen eingestuft. Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Anschlussbereichs 18 und eines korrespondierenden Anschlusskontakts 16. Der Anschlussbereich 18, der an der Unterseite eines elektronischen Bauelements 14 angeordnet wird, ist hier tropfenförmig ausgestaltet. Im Gegensatz zu einer kreisflächenförmigen

Ausgestaltung weist ein Anschlussbereich 18 in Tropfenform eine Vorzugsachse 40 auf. Die Vorzugsachse 40 ist definiert als diejenige durch den Mittelpunkt eines Anschlussbereichs 18 verlaufende Achse, entlang welcher der

Anschlussbereich 18 die größte geometrische Ausdehnung hat. Die Tropfenform des Anschlussbereichs 18 ist spiegelsymmetrisch zu der Vorzugsachse 40. Die geometrische Form gibt ferner eine Verzerrungsrichtung entlang der

Vorzugsachse 40 vor. Die Verzerrungsrichtung ist dabei definiert als die Richtung entlang der Vorzugsachse 40 bei der ausgehend vom Mittelpunkt der geometrischen Form die Strecke vom Mittelpunkt zum Rand der Form maximal ist. Dies ist hier die Richtung, in die die Spitze der Tropfenform weist. Der tropfenförmig ausgestaltete Anschlussbereich 18 wirkt mit einem als

Kreisflächenform ausgestalteten Anschlusskontakt 16 auf der Oberfläche des Trägersubstrats 12 zusammen. Ein auf dem Anschlusskontakt 16 aufgedrucktes Lötdepot wird beim Aufschmelzen somit keine runde Lötstelle 34 ausbilden, sondern eine entlang einer Richtung 24 verzerrte Lötstelle 32 ausbilden, sofern der Anschlussbereich 18 benetzt wird.

In den Figuren 4 und 5 sind zwei weitere Ausbildungsbeispiele für

Anschlussbereiche 18 dargestellt. Die Anschlusskontakte 16 sind unverändert und jeweils kreisflächenförmig ausgestaltet.

In der zweiten Ausführungsform der Figur 4 ist der Anschlussbereich 18 als eine Kreisfläche ausgestaltet, von deren Mittelpunkt aus Stege 42 in zwei

entgegengesetzte Richtungen ausgehen. Die Ausrichtung der Stege 42 definiert dabei die Ausrichtung einer Vorzugsachse 40. Die Form des Anschlussbereichs 18 ist spiegelsymmetrisch zu der Vorzugsachse 40. Beim Zusammenwirken mit einer kreisförmigen Fläche eines korrespondierenden Anschlusskontakts 16 wird sich eine verzerrte Lötstelle 32 ausbilden, die jeweils in die beiden Richtungen 24 verzerrt wird. Die geometrische Form der zweiten Ausführungsform weist somit entlang der Vorzugsachse 40 zwei gleichwertige Verzerrungsrichtungen auf.

In der dritten Ausführungsform der Figur 5 ist der Anschlussbereich 18 als eine Kreisfläche mit von dem Rand der Kreisfläche ausgehender Nase 54

ausgestaltet. Die Richtung, in die die Nase 44 zeigt, gibt dabei die Richtung einer Vorzugsachse 40 vor. Die Form des Anschlussbereichs 18 ist

spiegelsymmetrisch zu der Vorzugsachse 40. Beim Zusammenwirken des Anschlussbereichs 18 der Figur 5 mit einem runden Anschlusskontakt 16 wird sich eine verzerrte Lötstelle 32 ausbilden, die in Richtung 24 verzerrt ist. Die Ausrichtung der Nase 44 gibt somit die Verzerrungsrichtung entlang der

Vorzugsachse 40 vor.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.