(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子コンポーネントを印刷回路基板内に統合するための方法にして
２つの完成した印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）を提供するステップであって、印刷回路基板は、更に詳しくは、複数の相互接続された層又はプライ（６、７、８）から構成されており、少なくとも１つの印刷回路基板要素（４、２４、４１、６６）は、切取り部又は凹部（１０、２６、４２、６５）を有する、ステップと、
印刷回路基板要素のうちの１つの印刷回路基板要素の上部に、又は少なくとも１つの印刷回路基板要素の切取り部内に、統合対象のコンポーネント（３、２３、４３、６３）を配置するステップと、
印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）を切取り部（１０、２６、４２、６５）内に収容されるコンポーネント（３、２３、４３、６３）と接続するステップと、
を有する方法であって、
コンポーネント（２３、４３）用の評価電子回路（３１、４５）が、印刷回路基板内に統合されており、切取り部（１０、２６、４２、６５）内に収容された状態の電子コンポーネント（３、２３、４３、６３）が、２つの印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）の外部環境及び／又は印刷回路基板要素の隣接領域から遮蔽されており、且つ、統合対象のコンポーネント（６３）の接触接続（６４）の領域内において、密封非導電材料（６２）の層が印刷回路基板要素（６１）内に埋め込まれ、且つ、コンポーネント（６３）の接触接続が、密封封止層（６２）を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔（７０）によって実現されることを特徴とする方法。
【請求項２】
切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、コンポーネント（３、２３、４３、６３）の少なくとも１つの延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過するように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、コンポーネント（３、２３、４３、６３）の個々の寸法の少なくとも５％だけ、特に、少なくとも１５％だけ、少なくとも１つの延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過していることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、コンポーネント（３、２３、４３、６３）のあらゆる延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過するように選択されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
統合対象の電子コンポーネント（３、２３、４３、６３）が、例えば、温度、湿度、圧力、音響、輝度、加速度、空間的位置、気体又は液体媒質の組成、高周波成分などを判定するためのセンサによって形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
統合対象のコンポーネント（３、２３、４３）を収容するための切取り部（１０、２６、４２）内に延在する少なくとも１つの通路開口部（１１、３０、４７）が印刷回路基板要素（１、２１、４１）内に形成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
遮蔽が、印刷回路基板要素（４、２４、４１）の実質的に全表面にわたる導電層（１２、２７、５０）によって少なくとも部分的に提供されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
遮蔽のために使用される印刷回路基板要素（４、２４、４１、６６）の導電領域（１２、２７、５０、６８）が、印刷回路基板要素の導電領域間の導電接触接続（１３、２８、５１、６９、７３）によって更に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
コンポーネント（２３、４３）用の評価電子回路（３１、４５）が、その上部に電子コンポーネント（２３、４３）が支持されるか又はそれに対して電子コンポーネントが接触接続される印刷回路基板要素（２１、４１）内に統合されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
それ自体が公知である方式による印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）の接続（５、２５、４９、６７）が、はんだ付け、共晶接合、熱圧縮接合、拡散はんだ付け、導電性接着剤及び／又は導電若しくは導電性接着剤フィルムの使用などによって実行されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
切取り部（１０、２６、４２、６５）が、印刷回路基板要素の部分的領域の接着を防止する材料を使用し、接続対象の印刷回路基板要素層を接続した後に、印刷回路基板要素の部分的領域を除去することにより、少なくとも１つの印刷回路基板要素（４、２４、４１、６６）内に生成されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
内部に統合された電子コンポーネントを有する印刷回路基板にして、
２つの完成した印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）であって、印刷回路基板は、更に詳しくは、複数の相互接続された層又はプライ（６、７、８）から構成されており、少なくとも１つの印刷回路基板要素（４、２４、４１、６６）は、切取り部又は凹部（１０、２６、４２、６５）を有する、印刷回路基板要素と、
印刷回路基板要素のうちの１つの印刷回路基板要素の上部に又は少なくとも１つの印刷回路基板要素の切取り部内に配置された電子コンポーネント（３、２３、４３、６３）と、
を有し、
印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）は、切取り部（１０、２６、４２、６５）内におけるコンポーネント（３、２３、４３、６３）の収容の後に接続されるか又は接続可能である、印刷回路基板であって、
コンポーネント（２３、４３）用の評価電子回路（３１、４５）が、印刷回路基板内に統合されており、外部環境及び／又は印刷回路基板の隣接する部分的領域からの切取り部（１０、２６、４２、６５）内に収容された状態のコンポーネント（３、２３、４３、６３）の部分的な遮蔽が提供されており、且つ、統合対象のコンポーネント（６３）の接触接続（６４）の領域内において、密封非導電材料（６２）の層が、印刷回路基板要素（６１）に埋め込まれ、且つ、コンポーネント（６３）の接触接続が、密封封止層（６２）を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔（７０）によって実現されることを特徴とする、印刷回路基板。
【請求項１３】
電子コンポーネント（３、２３、４３、６３）を収容するための切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、その少なくとも１つの延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過していることを特徴とする、請求項１２に記載の印刷回路基板。
【請求項１４】
切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、コンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法の少なくとも５％だけ、特に少なくとも１５％だけ、少なくとも１つの延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過していることを特徴とする、請求項１３に記載の印刷回路基板。
【請求項１５】
切取り部（１０、２６、４２、６５）の寸法が、コンポーネント（３、２３、４３、６３）のあらゆる延在方向においてコンポーネント（３、２３、４３、６３）の寸法を超過するように選択されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の印刷回路基板。
【請求項１６】
統合対象の電子コンポーネント（３、２３、４３、６３）が、例えば、温度、湿度、圧力、音響、輝度、加速度、空間的位置、気体又は液体媒質の組成、高周波成分などを判定するためのセンサによって形成されることを特徴とする、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の印刷回路基板。
【請求項１７】
コンポーネント（３、２３、４３）を収容するための切取り部（１０、２６、４２）の内部に延在する少なくとも１つの通路開口部（１１、３０、４７）が設けられることを特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の印刷回路基板。
【請求項１８】
遮蔽が、印刷回路基板要素（４、２４、４１）の実質的に全表面にわたる導電層（１２、２７、５０）によって少なくとも部分的に提供されることを特徴とする、請求項１２から１７のいずれかに記載の印刷回路基板。
【請求項１９】
遮蔽に使用される印刷回路基板要素（４、２４、４１、６６）の導電領域（１２、２７、５０、６８）が、印刷回路基板要素の導電領域間の導電接触接続（１３、２８、５１、６９、７３）によって更に接続されることを特徴とする、請求項１８に記載の印刷回路基板。
【請求項２０】
電子コンポーネント（２３、４３）用の評価電子回路（３１、４５）が、その上部にコンポーネント（２３、４３）が支持されるか又はそれに対して電子コンポーネントが接触接続される印刷回路基板要素（２１、４１）内に統合されることを特徴とする、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の印刷回路基板。
【請求項２１】
それ自体が公知である方式による印刷回路基板要素（１、４、２１、２４、４１、４８、６１、６６）の接続（５、２５、４９、６７）が、はんだ付け、共晶接合、熱圧縮接合、拡散はんだ付け、導電性接着剤及び／又は導電若しくは導電性接着剤フィルムの使用などによって形成されることを特徴とする、請求項１２から２０のいずれか一項に記載の印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子コンポーネントを印刷回路基板内に統合するための方法に関し、この方法は、
２つの完成した印刷回路基板要素を提供するステップであって、印刷回路基板は、更に詳しくは、複数の相互接続された層又はプライから構成されており、少なくとも１つの印刷回路基板要素は、切取り部又は凹部を有する、ステップと、
印刷回路基板要素のうちの１つの印刷回路基板要素の上部に、又は少なくとも１つの印刷回路基板要素の切取り部内に、統合対象のコンポーネントを配置するステップと、
印刷回路基板要素を切取り部内に収容されているコンポーネントと接続するステップと、
を有する。
【０００２】
本発明は、更に内部に統合された電子コンポーネントを有するこのタイプの印刷回路基板にも関し、この印刷回路基板は、
２つの完成した印刷回路基板要素であって、印刷回路基板要素は、更に詳しくは、複数の相互接続された層又はプライから構成されており、少なくとも１つの印刷回路基板要素は、切取り部又は凹部を有する、印刷回路基板要素と、
印刷回路基板要素のうちの１つの印刷回路基板要素の上部に、又は少なくとも１つの印刷回路基板要素の切取り部内に、配置された電子コンポーネントと、
を有し、
印刷回路基板要素は、切取り部内におけるコンポーネントの収容の後に接続されるか又は接続可能である。
【背景技術】
【０００３】
内部に統合された少なくとも１つの電子コンポーネントを有する印刷回路基板の製造の状況においては、このような電子コンポーネントを特に多層の印刷回路基板に収容することが知られており、これは、具体的には、コンポーネントを取り囲む多層回路基板の層又はプライ（ｐｌｙ）を適合させることによるものであり、その際には、多層回路基板のその特に異なる層を接続するためのそれ自体が公知である方法が利用されている。これらの多層回路基板の層又はプライを接続するためには、層又はプライの望ましい接続と印刷回路基板内における少なくとも１つの電子コンポーネントの埋め込みを保証するために、通常は、これらの複合組立体構造に対して高圧及び／又は高温を印加し、少なくとも樹脂などの合成材料からなる層を少なくとも部分的に軟化又は溶解させている。このような印刷回路基板内に電子コンポーネントを埋め込むための方法によれば、望ましい接続を生成するためのこれらの方法ステップを電子コンポーネントも受けることになる一方で、この方法によれば、結果的に、そのようなコンポーネントの多層回路基板内における完全な被覆又は埋め込みがもたらされ、通常、これは、特に取り囲んでいる合成層の軟化又は溶解によって電子コンポーネントの特定の構造形態においては、望ましい。但し、電子コンポーネントが、印刷回路基板の多層構造の形成の際に即座に統合され、且つ、次いで、印刷回路基板の個々の層又はプライの間に接続を確立するための適切な処理又は加工ステップを受けるこのタイプの既知の方法は、このような取り囲んでいる特に絶縁性を有する材料との間のコンポーネントの接続が望ましくない限り、或いは、これが許容可能でない限り、適用することができない。
【０００４】
このような電子コンポーネントの即座の埋め込みが望ましくないか又は価値を有していない実施形態は、例えば、英国特許出願公開第２４５１９２１号明細書に開示されており、例えば、容量性マイクロフォンなどの電子コンポーネントが多層回路基板上に配置される。多層回路基板上にコンポーネントを配置した後の別個の且つ面倒な更なる処理ステップにおいて、遮蔽のために、蓋の形態の金属遮蔽体が多層印刷回路基板に固定されるが、例えば、金属ケージによって形成されるこのような遮蔽体の別個の製造及び固定には、相当な追加の支出が伴っており、且つ、更には、これによっては、コンポーネントの保護された且つ安全な収容が実現されないことが即座に明らかである。
【０００５】
米国特許出願公開第２００９／０３２１９２１号明細書は、印刷回路基板の様々な要素の接触の単純化を目的とした埋め込み型の印刷回路基板及びこれを製造するための方法を開示している。
【０００６】
上述した種類の方法及び印刷回路基板は、例えば、高温においても個々の安定性を得るためのコンポーネントのカプセル化を目的とした独国特許出願公開第１０２００７０３６０４５号明細書から得ることができる。類似の実施形態は、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１７６６１３号明細書、米国特許出願公開第２００９／００９７２１４号明細書、又は米国特許出願公開第２００９／００４２３３６号明細書からも得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】英国特許出願公開第２４５１９２１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００７０３６０４５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０１７６６１３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／００９７２１４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／００４２３３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、電子コンポーネントを印刷回路基板内に統合するための方法と、内部に統合された又は埋め込まれたコンポーネントを有するこのような印刷回路基板と、の両方を提供することにあり、この方法及び印刷回路基板においては、従来技術の欠点が回避され、且つ、コンポーネントの保護された収容を保証しつつ、このような印刷回路基板の後続の加工及び処理ステップにおけるこのような統合されたコンポーネントの接続又は実質的に完全な被覆が確実に回避される。更には、本発明は、統合対象のコンポーネント及びそのコンポーネントと結合される要素の両方の保護を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的を実現するために、先に規定した種類の方法は、
コンポーネント用の評価電子回路は、印刷回路基板内に統合されており、切取り部内に収容された状態の電子コンポーネントは、２つの印刷回路基板要素の外部環境及び／又は印刷回路基板要素の隣接領域から遮蔽されており、且つ、統合対象のコンポーネントの接触接続の領域内においては、密封非導電材料の層が、印刷回路基板要素内に埋め込まれ、且つ、コンポーネントの接触接続が、密封封止層を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔によって実現されていることを実質的に特徴とする。
【００１０】
特にそれぞれが複数の相互接続された層又はプライから構成された２つの完成した印刷回路基板要素が提供され、少なくとも１つの印刷回路基板要素が、印刷回路基板に統合する対象のコンポーネントを後から収容するための切取り部又は凹部を有するという点により、特に、切取り部又は凹部の寸法の変化が発生しないか又はこれを予想する必要がなく、これにより、接続対象の印刷回路基板要素の組立済みの状態における電子コンポーネントの収容が保護されるため、印刷回路基板の後続の処理又は加工ステップにおいて、例えば、２つの完成した印刷回路基板要素を接続している際にも、印刷回路基板要素の個々の層又はプライの新しい又は更なる変形の確実な回避が保証される。コンポーネント用の評価電子回路が印刷回路基板内に統合されているということに起因し、遮蔽内に収容されることにより、コンポーネントに直接的に伴う環境の影響から、例えば、評価電子回路を十分に保護することもできる。したがって、本発明による方法が、電子コンポーネント及びこれと結合される評価電子回路を埋め込む又は統合するために利用される印刷回路基板要素を半完成した又は完成品として提供していることが極めて重要であり、これによれば、既知の方法制御とは対照的に、切取り部又は凹部の領域内において、電子コンポーネントを収容するために設けられた自由空間の変形を回避するように、後続の加工又は処理ステップにおいて、印刷回路基板の個々の層の変形などを懸念する必要がない。統合又は収容対象の電子コンポーネントの特性に応じて、少なくとも１つの切取り部内に電子コンポーネントを配置及び収容する際に、収容対象の電子コンポーネント用の十分に大きく且つしたがってフィットした収容空間を後から提供し、その内部にそのコンポーネントを保護された状態において収容するために、完成した印刷回路基板要素のうちの少なくとも１つの印刷回路基板要素内に少なくとも１つ切取り部が設けられる。当然のことながら、１つの印刷回路基板要素のみに切取り部を形成して組立済みの状態において前記印刷回路基板要素内に電子コンポーネントの全体を収容する代わりに、両方の印刷回路基板要素内に整合した切取り部又は凹部を設け、これにより、組立及び接続された状態において、電子コンポーネントを収容するのに必要な自由空間を提供することも可能である。
【００１１】
いくつかのケースにおいては、センサによって判定される計測データ又は値が環境の影響を受けることを防止するために、センサの適切な遮蔽が必要とされ、したがって、本発明によれば、切取り部内に収容された状態の電子コンポーネントを２つの印刷回路基板要素の外部環境及び／又は印刷回路基板要素の隣接領域から遮蔽することを更に提案している。例えば、特に多層回路基板において絶縁材料として使用される合成層が、必要とされる不浸透性を有していないいくつかの用途の形態においては、Ｆａｒａｄａｙケージの方式によってその周囲の全体にわたって統合対象の電子コンポーネントを実質的に取り囲む電磁遮蔽を提供することによる電磁放射に対する遮蔽に加えて、外部環境の影響に対するセンサの実質的に密封性を有する遮蔽又はカプセル化が必要とされることになる。更には、電子コンポーネントの接触接続の領域内においては、短絡を回避するために、その材料特性に起因して外部環境の影響に対する適切な遮蔽をも任意選択によって提供することになる実質的に全表面にわたる導電遮蔽を使用することができなくなることが即座に明らかである。この観点において、本発明によれば、更に、コンポーネントの安全な接触を同時に提供しつつ、このような環境の影響に対する遮蔽を保証するために、統合対象のコンポーネントの接触接続の領域内において、密封非導電材料の層が、印刷回路基板要素に埋め込まれ、且つ、コンポーネントの接触接続が、密封封止層を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔によって実現されている。このような密封封止層又はプライは、統合対象の電子コンポーネントの意図された位置に応じて、多層回路基板内に簡単且つ確実に収容することが可能であり、且つ、特にこのようなコンポーネントの接触接続の領域内において、環境の影響に対する十分な密封封止を提供することになる。
【００１２】
電子コンポーネントを収容するために完成した印刷回路基板要素を使用することにより、特に、それ自体が公知である印刷回路基板製造プロセスを使用している際に、モジュールの個別の取付けを取りやめることが可能であり、その理由は、それ自体が公知である印刷回路基板の製造ラインに適合された共通のキャリア要素又はフォーマット内に複数の印刷回路基板要素のそれぞれを提供又は収容し、これにより、それぞれがこのようなフォーマット又はキャリア要素内に収容された複数の事前加工された印刷回路基板要素を共通の製造工程において接続することにより、それぞれが２つの予め完成された印刷回路基板要素及びその内部に統合された電子コンポーネントからなる複数のこのようなモジュールを提供することができるようにしてもよいためである。モジュールは、それ自体が公知であるように、後続の加工又は処理ステップにおいて、サブ分割又は分離される。この結果、特に多数のこのようなモジュールの生産に伴う支出が更に低減されることになる。
【００１３】
このような統合対象の電子コンポーネントの簡単且つ確実な収容のために、且つ、任意選択によって必要となる統合対象のこのような電子コンポーネントの特性及び／又はその適用分野に対する適合のために、好適な実施形態によれば、切取り部の寸法をコンポーネントの少なくとも１つの延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するように選択することを提案している。したがって、単純な適合又は少なくとも１つの凹部又は切取り部内における電子コンポーネントの確実且つ簡単な収容が保証されるのみならず、更に詳細に後述するように、電子コンポーネントの用途特性に適合された自由空間を提供することも可能になる。
【００１４】
更なる好適な実施形態によれば、切取り部の寸法が、コンポーネントの個別の寸法の少なくとも５％だけ、特に、少なくとも１５％だけ、少なくとも１つの延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するようにすることを提案しており、更なる好適な実施形態によれば、切取り部の寸法をコンポーネントのあらゆる延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するように選択することを提案している。これにより、本発明に従って提供された、完成させた、又は接続される印刷回路基板要素内に異なる電子コンポーネントを収容することが可能になる。
【００１５】
更なる好適な実施形態によれば、統合対象の電子コンポーネントを、例えば、温度、湿度、圧力、音響、輝度、加速度、空間的位置、気体又は液体媒質の組成、高周波成分などを判定するためのセンサによって形成することを本発明は提案している。特に、既に先に詳細に指摘したように、２つの完成した印刷回路基板要素が提供され、そのうちの少なくとも１つが統合対象の電子コンポーネントを収容するための切取り部又は凹部を提供しており、切取り部の寸法は、好ましくは、収容対象の電子コンポーネントの寸法を超過しているということに起因し、極めて多数の異なる測定量を検出又は判定するためのセンサの形態を有する電子コンポーネントを使用することができると共に印刷回路基板内に確実且つ安全に統合することができる。
【００１６】
したがって、本発明に従って提案されている方法は、様々なセンサの大部分を印刷回路基板内に統合することが可能であり、且つ、例えば、ＭＥＭＳ技術の環境において使用することができる。
【００１７】
上述のように、統合対象の電子コンポーネントをセンサとして構成することにより、異なる複数の計測データを判定することが可能であり、この場合に、計測データの一部分について、外部環境に対するセンサの結合が必要となる。この観点において、本発明の更なる好適な実施形態によれば、統合対象のコンポーネントを収容するための切取り部内に延在する少なくとも１つの通路開口部を印刷回路基板要素内に形成することを提案している。この結果、その組成と、温度、湿度、圧力、音響などの物理的値を判定するために、例えば、気体又は液体媒質を、本発明によって設けられた通路開口部を通じて、印刷回路基板内のセンサが直接的に統合されている自由空間に導入することができる。
【００１８】
好適な実施形態によれば、例えば、回路基板内に統合された更なるコンポーネント又は印刷回路基板の外部環境に由来する電磁放射の影響を回避するために、遮蔽を印刷回路基板要素の実質的に全表面にわたる導電層によって少なくとも部分的に提供することを提案している。このような実質的に全表面にわたる導電層は、例えば、Ｆａｒａｄａｙケージの形態の電磁遮蔽を確立するために使用することができるのみならず、例えば、気体又は液体媒質がそれらの層を通過することを妨げることにより、外部の影響に対する適切な遮蔽をも提供することになる。
【００１９】
更なる好適な実施形態によれば、統合対象の電子コンポーネントを遮蔽するための個々の印刷回路基板要素の形成の際に収容される個々の導電領域の結合又は接続の場合に、その周囲の全体にわたってコンポーネントを実質的に取り囲む方式で電磁放射に対する遮蔽を提供するために、遮蔽に使用される印刷回路基板要素の導電領域を印刷回路基板要素の導電領域間の導電接触接続によって更に接続することを提案している。
【００２０】
上述のように、コンポーネントに、且つ、印刷回路基板要素にも、益々求められている小型化の観点から、且つ、干渉の影響を更に回避するために、しばしば、電子センサ又はコンポーネントの評価ユニットの少なくとも一部分をそのコンポーネント又はセンサの可能な限り近傍に配置することが目指されている。この観点から、本発明による方法の更なる好適な実施形態によれば、コンポーネント用の評価回路を、その上部に電子コンポーネントが支持されるか又はそれに対して電子コンポーネントが接触接続される印刷回路基板要素内に統合することを提案している。印刷回路基板要素のうちの少なくとも１つの印刷回路基板要素内における、且つ、したがって、統合対象の電子コンポーネントの直接近傍における、評価電子回路のこのような更なる統合により、例えば、遮蔽内において収容されることによって、コンポーネントに直接的に伴う環境の影響から評価電子回路を十分に保護することが可能になる。
【００２１】
更には、本発明による方法の好適な実施形態によれば、電子コンポーネントの収容の後の接続対象の完成した印刷回路基板要素の特に確実且つ簡単な接続のために、それ自体が公知である方式による印刷回路基板要素の接続をはんだ付け、共晶接合、熱圧縮接合、拡散はんだ付け、導電性接着剤及び／又は導電若しくは導電性接着剤フィルムの使用などによって実行することを提案している。このような接続方法については、印刷回路基板の製造の状況において、それ自体が公知であり、多層回路基板用の製造プロセスを殊更に変更又は拡張する必要を伴うことなしに、即座に適用することができよう。更には、これらの接続方法によれば、電子コンポーネントを収容するために設けられる自由空間に対して恐らくは影響を及ぼすであろう完成した印刷回路基板要素の構造の変化を安全に回避することが保証される。
【００２２】
電子コンポーネントを収容するように後から機能することになる切取り部又は凹部を少なくとも１つの印刷回路基板要素内に生成するために、更なる好適な実施形態によれば、印刷回路基板要素の部分的な領域の接着を防止する材料を使用し、接続対象の印刷回路基板要素層を接続した後に、前記部分的な領域を除去することにより、少なくとも１つの印刷回路基板要素内に切取り部を生成することを提案している。このような多層回路基板の部分的な領域を除去することによって切取り部又は凹入部又は凹部を生成する方法については、それ自体が公知であり、且つ、特に簡単且つ確立な方式により、本発明による方法に組み入れることができる。
【００２３】
更には、上述の目的を実現するために、その内部に統合された電子コンポーネントを有する印刷回路基板は、基本的に、コンポーネント用の評価電子回路が、印刷回路基板内に統合されており、外部環境及び／又は印刷回路基板の隣接する部分的領域からの切取り部内に収容された状態のコンポーネントの部分的な遮蔽が提供されており、且つ、統合対象のコンポーネントの接触接続の領域内において、密封非導電材料の層が、印刷回路基板要素内に埋め込まれており、且つ、コンポーネントの接触接続が、密封封止層を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔によって実現されていることを特徴とする。
【００２４】
この結果、既に前述しているように、単純且つ確実な方式により、その内部に統合された電子コンポーネント及びこれと結合される評価電子回路を有する印刷回路基板を提供することが可能であり、これにより、特に、完成した印刷回路基板要素の接続の最中又はその後にも、電子コンポーネントを収容するために設けられた自由空間に対する影響又はその損傷を懸念する必要がないことが保証される。本発明によれば、外部環境の影響に対するコンポーネントの遮蔽を提供するために、外部環境及び／又は印刷回路基板の隣接する部分的領域からの切取り部内に収容された状態のコンポーネントの部分的遮蔽を提供している。このような統合対象の電子コンポーネント又はセンサの特殊な使用のケースにおいて、例えば、特に適切な導電材料を使用してＦａｒａｄａｙケージを構築することによる電磁放射に対する遮蔽に加えて、気体又は液体媒質に対する遮蔽及び封止が必要とされる場合があり、その場合には、例えば、印刷回路基板の製造に使用される合成材料が、このような物質に対する必要な遮蔽効果を恐らくは有していないであろう。更には、本発明によれば、必要とされる遮蔽特性を恐らくは有するであろう特に全表面方式によって導電する材料又は金属材料を、短絡などを回避するために、使用することができない場合には、統合対象の電子コンポーネントの接触接続の領域内においても密封封止効果を実現するために、統合対象のコンポーネントの接触接続の領域内において密封非導電材料の層を印刷回路基板内に埋め込み、且つ、コンポーネントの接触接続を、密封封止層を通じて形成されると共に導電性材料、鍍金などによって充填された盲孔によって実現することを提案している。このような密封封止性を有し、且つ、特に非導電性をも有する材料も、印刷回路基板要素の製造の状況においては、簡単な方式によって統合することができる。
【００２５】
コンポーネントを、簡単に嵌め込み、且つ、その統合対象の電子コンポーネントの任意選択によって異なる使用目的に対して適合させるために、好ましくは、本発明による印刷回路基板に関して、電子コンポーネントを収容するための切取り部の寸法がその少なくとも１つの延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するようにすることを提案する。
【００２６】
既に上述したように、好適な実施形態によれば、切取り部の寸法が、コンポーネントの寸法の少なくとも５％だけ、特に少なくとも１５％だけ、少なくとも１つの延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するようにすることを提案しており、更なる好適な実施形態によれば、コンポーネントのあらゆる延在方向においてコンポーネントの寸法を超過するように切取り部の寸法を選択することが提案されよう。これにより、電子コンポーネントを収容するための相応して大きな自由空間を提供することが可能になる。
【００２７】
更には、本発明による印刷回路基板の更なる好適な実施形態によれば、本発明による印刷回路基板を使用して様々な計測データ又は値を判定するために、統合対象の電子コンポーネントを、例えば、温度、湿度、圧力、音響、輝度、加速度、空間的位置、気体又は液体媒質の組成、高周波成分などを判定するためのセンサによって形成することを提案している。
【００２８】
更には、更なる好適な実施形態によれば、調査対象の気体又は液体媒質の様々な物理的及び／又は化学物理的特性又はパラメータを判定するために、コンポーネントを収容するための切取り部の内部に延在する少なくとも１つの通路開口部を設けることを提案している。
【００２９】
特に、更なる好適な実施形態によれば、電磁放射に対する遮蔽を提供するために、前記遮蔽を印刷回路基板要素の実質的に全表面にわたる導電層によって少なくとも部分的に提供することが想定されている。この場合の印刷回路基板要素内におけるこのような実質的に全表面にわたる導電層の統合は、特に多層印刷回路基板を製造する際に簡単且つ確実な方式によって可能である。
【００３０】
更には、その周囲の全体にわたって電子コンポーネントを実質的に取り囲む遮蔽を実現するために、好ましくは、遮蔽に使用される印刷回路基板要素の導電領域を印刷回路基板要素の導電領域間の導電接触接続によって更に接続することを提案している。このような導電接触接続は、印刷回路基板の製造において一般的であり且つ公知のステップにより、簡単且つ確実な方式で製造することができる。
【００３１】
電子コンポーネント又はセンサによって提供される計測値の検出及び評価を単純化し且つ支援するためには、且つ、更には、更なる小型化を可能にするためには、既に上述したように、センサ又は電子コンポーネントと評価電子回路の間の空間的距離を可能な限り小さくすることが、望ましく、或いは、必要とされる。この観点において、本発明による印刷回路基板の更に好適な実施形態によれば、電子コンポーネント用の評価電子回路を、その上部にコンポーネントが支持されるか又はそれに対して電子コンポーネントが接触接続される印刷回路基板要素内に統合することを提案している。
【００３２】
更には、任意選択によって望ましい封止特性をも提供することになる印刷回路基板要素の確実な接続を実現するために、好ましくは、本発明による印刷回路基板について、それ自体が公知である方式による印刷回路基板要素の接続を、はんだ付け、共晶接合、熱圧縮接合、拡散はんだ付け、導電性接着剤及び／又は導電若しくは導電性接着剤フィルムの使用などによって形成することを提案している。
【００３３】
以下、添付図面に概略的に示されている例示用の実施形態により、本発明について更に詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術による、その上部に配置された電子コンポーネントを有する印刷回路基板の概略図である。
【図２】その内部に統合された電子コンポーネントを有すると共に本発明による方法によって製造された印刷回路基板の第１実施形態の概略図である。
【図３】図２のものと類似した図において、本発明による印刷回路基板の変更された実施形態を示しており、統合された電子コンポーネントの直接近傍に評価電子回路が更に設けられている。
【図４】この場合にも、図２のものに類似した図において、本発明による印刷回路基板の更なる変更された実施形態を示しており、印刷回路基板要素内に設けられた切取り部内にコンポーネントが配置されている。
【図５】本発明による印刷回路基板の更なる変更された実施形態の概略図であり、密封封止が、統合対象の電子コンポーネントの接点の領域内にも設けられている。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１に概略的に示されているように、電子コンポーネント１０１は、印刷回路基板要素１００上に配置されることが従来技術による構成から明らかであり、この印刷回路基板要素は、例えば、詳細には示されていない複数の異なる層又はプライから構成してもよく、この場合には、２つの接点１０２のみが概略的に示されている。電子コンポーネント１０１は、例えば、マイクロフォンによって形成されており、この場合には、金属ケージ１０３が、印刷回路基板要素１００上に配置されている電子コンポーネントの適切な遮蔽を実現するものとして示されており、前記ケージは、接続１０４を介して、詳細には示されていない導電要素に対して接続されている。印刷回路基板の更なる接触接続又はその構造化された導電要素は、参照符号１０５及び１０６によって概略的に示されている。
【００３６】
したがって、従来技術によれば、更に保護又は遮蔽する対象である電子コンポーネント１０１は、印刷回路基板の表面上に配置され、電子コンポーネント１０１をマイクロフォンとして使用しているこのケースにおいては、マイクロフォン１０１によって記録される音響用の孔又は通路開口部１０７が示されている。この既知の実施形態は、例えば、金属ケージによって形成される遮蔽体１０３の後続の製造のために相当な追加の支出を伴うのみならず、電子コンポーネント１０１の十分に保護された又は安全な収容を決して保証することができないということも、即座に明らかである。
【００３７】
図２に示されている本発明による実施形態によれば、特に多層の印刷回路基板要素１が、図１による従来技術と同様に提供されており、この多層印刷回路基板に対して、電子コンポーネント３が、この場合にも、概略的に示されている接点２を介して、固定されている。
【００３８】
更に詳細に後述する接続５を介して、第２印刷回路基板要素４が、予め完成した印刷回路基板要素１に対して接続されており、第２印刷回路基板要素４内には、複数の異なる層又はプライ６、７、８、及び９が、観察され、或いは、示されている。更には、この同様に予め完成している印刷回路基板要素４は、図２に示されている実施形態においては、その寸法が、あらゆる延在方向において電子コンポーネント３の寸法を上回っている切取り部又は凹入部又は凹部１０を有するように形成されており、コンポーネント３と凹入部又は凹部１０の境界壁の間の距離又は自由空間は、正確な縮尺によって図示されてはおらず、具体的には、図を明瞭にするために、極端に大きくなっている。
【００３９】
この場合にも、コンポーネント３をマイクロフォンとして使用する際には、図１による実施形態と同様に、通路開口部又は音響孔１１が印刷回路基板１内に設けられる。
【００４０】
コンポーネント又はマイクロフォン３の電磁放射に対する適切な遮蔽を実現するために、予め完成した多層印刷回路基板要素４の分離層又はプライを直接的に構成している導電材料の実質的に全表面にわたる層１２と、接触接続又は接続５の領域内の接触接続１３と、により、コンポーネント３を実質的に完全に取り囲む金属ケージを形成している。このような接触接続１３は、通路開口部によって形成されており、これらの通路開口部は、印刷回路基板の製造において公知であり、且つ、例えば、同様に導電材料によって充填されるか又は少なくとも導電材料によって鍍金されている。例えば、はんだ接続５などのように、同様に導電材料の接続５を提供する際には、電子コンポーネント又はセンサ３の配置の後の２つの印刷回路基板要素１及び４の接続の際に、印刷回路基板要素１及び４内に統合された確実な遮蔽が即座に実現されることになる。
【００４１】
又、統合対象のコンポーネントとしてマイクロフォン３を埋め込む際には、例えば、図１の従来技術のように別個に配置される金属遮蔽体を取りやめ、且つ、コンポーネント３を予め製造された印刷回路基板要素１及び４内に埋め込むことにより、コンポーネントの音響品質の実現が可能となる。
【００４２】
又、印刷回路基板要素１内には、図１に示されている従来技術による実施形態にも提供されているように、更なる構造又は接点１４及び１５が示されている。
【００４３】
図３の構成においては、この場合にも、図２の実施形態と同様に、予め完成した印刷回路基板要素２１が提供されており、その上部には、接点２２によって支持されるように、電子コンポーネント２３が配置されている。
【００４４】
印刷回路基板１には、第２の予め完成した印刷回路基板要素２４が接続されており、この第２印刷回路基板要素２４も、多層印刷回路基板要素によって形成されており、それ自体が公知であるその複数の層又はプライは、図３においては、簡潔性の理由から、省略されている。
【００４５】
先行する実施形態と同様に、この場合にも、接続２５が、印刷回路基板要素２１及び２４の間に設けられており、電子コンポーネント２３は、この場合にも、印刷回路基板要素２４内に設けられた凹入部又は凹部２６内に配置されており、この場合にも、コンポーネント２３の寸法との関係において拡大されたその寸法は、明瞭性の理由から、誇張された方式で示されている。
【００４６】
例えば、この場合にも、マイクロフォンとして使用される際に更なる遮蔽を提供するために、印刷回路基板要素２４内の導電性金属材料の実質的に全表面にわたる層が参照符号２７によりって表記されており、先行する実施形態と同様に、この場合にも、通路開口部２８が遮蔽を完成させるために示されており、この場合にも、この通路開口部は、導電材料を充填するか又は導電材料によって少なくとも鍍金した際に又はその後に、且つ、導電材料の接続２５を設けた際に、電子コンポーネント２３を取り囲む遮蔽を提供する。
【００４７】
その内部にコンポーネント又はセンサ２３が配置されるか又は受け入れられるか又は統合される凹入部２６によって規定された自由空間２９に対する通路開口部が参照符号３０によって表記されている。
【００４８】
更には、図３に示されている実施形態においては、印刷回路基板内に直接的に統合された又は統合可能であるモジュラー構造のセンサの小型化に鑑み、センサ２３によって判定される計測データ又は計測値の記録及び／又は評価が可能となるように、コンポーネント２３用の評価電子回路３１が、空間的に直近に設けられており、且つ、具体的には、印刷回路基板要素２１内に統合されている。
【００４９】
図４に示されている更なる変更された実施形態においては、この場合にもいくつかの層から構成されている印刷回路基板要素４１に、凹入部又は凹部４２が設けられており、電子コンポーネント４３が、接点４４を介して、印刷回路基板要素４１の前記凹入部４２内において直接的に固定されている。先行する実施形態と同様に、この場合にも、評価電子回路４５が、コンポーネント４３の直接近傍において印刷回路基板要素４１内に統合されており、コンポーネント４３と評価電子回路の間の接触接続が参照符号４６によって概略的に示されている。図４の実施形態も、外部環境に対してセンサ又はコンポーネント４３を接続するための通路開口部４７を有する。
【００５０】
先行する実施形態と同様に、更なる印刷回路基板４８が接続４９を介して印刷回路基板要素４１に接続又は結合されており、先行する実施形態と同様に、この場合にも、遮蔽を提供するために、通路開口部５１には、導電材料の層又はプライ５０の傍らにおいて、適切な金属鍍金などが設けられている。
【００５１】
印刷回路基板の製造においてそれ自体が公知であるように、通常は、多数の類似の要素が共通キャリアにおいて又は相応して大きなフォーマットにおいて製造され、個々の印刷回路基板の完成の後に、共通キャリア又はフォーマットが個々のモジュール又は要素にサブ分割されることが図５の概略図から明らかである。
【００５２】
更には、図５の実施形態においては、図２〜図４の先行する実施形態とは異なり、収容対象の電子コンポーネントの実質的に密封封止が提供されることが示されている。
【００５３】
この目的のために、ガラス、セラミックなどの密封封止材料の層又はプライ６２が、簡潔性の理由から詳細には図示されていないこの場合にも複数の層又はプライから構成された既に完成した印刷回路基板要素６１内に提供又は統合されている。先行する実施形態と同様に、電子コンポーネント又はセンサ６３は、概略的に表示された接点６４を介して印刷回路基板要素６１内に配置されており、前記電子コンポーネント６３は、更なる印刷回路基板要素６６の凹入部６５内に配置又は統合されている。印刷回路基板要素６１及び６６の間の接続は、概略的に示されている接続６７を介して実現されている。
【００５４】
先行する実施形態とは対照的に、図５に示されている実施形態は、外部環境に対するコンポーネント又はセンサ６３の密封封止を必要としており、密封封止材料６２から構成された封止に加えて、印刷回路基板要素６６には、鍍金６８が設けられており、この鍍金も、接続６７の領域内の個々の通路孔又は開口部６９内に延在している。連続した鍍金又は金属材料の全表面にわたる材料層を設けることにより、十分な密封性が提供され、これにより、材料６２から構成された封止によるコンポーネント６３の全表面にわたる被覆又は遮蔽が可能となる。
【００５５】
密封封止材料６２の領域内においては、密封材料６２を貫通する適切なボア又は盲孔により、貫通接続７０が設けられている。この結果、相互に分離することを要する接点の領域内においても、コンポーネント６３の十分な密封封止を設けることができる。
【００５６】
貫通接続７０に加えて、印刷回路基板要素６１は、材料６２を貫通するスロット又はボア又は通路７３をも有し、これらは、孔６９と同様に、例えば、電磁遮蔽に加えて、密封遮蔽をも完成させるように、電気鍍金されている。
【００５７】
更には、図５においては、個々のモジュールの完成の後に隣接するモジュールを分離するための分離ライン７２も設けられており、隣接するモジュールについて、それぞれ、印刷回路基板要素６１及び６６のみが概略的に示されている。
【００５８】
このような電子コンポーネントは、示されている図とは対照的に、極めて多数の接点又は接触場所を有することが知られているが、図には、簡潔性の理由から、それぞれ、実質的に２つの接点２、２２、４４、及び６４のみが示されている。
【００５９】
更には、個々の凹入部又は凹部１０、２６、４２、又は６５によって形成される自由空間が、特に、電子コンポーネント３、２３、４３、又は６３の使用目的又は用途に応じて、特に明瞭性の理由から図に示されているように、個別に収容される電子コンポーネント３、２３、４３、又は６３の寸法を、図示の程度にまで上回ることは、必ずしも必須ではない。
【００６０】
又、コンポーネントが実質的に正確にフィットした方式によって個々の凹入部又は凹部内に受け入れられるように、個々の凹入部又は凹部１０、２６、４２、又は６５の寸法を収容又は統合対象のコンポーネント３、２３、４３、又は６３の寸法に対して実質的に適合させてもよい。重要なことは、完成した印刷回路基板要素１、４、２１、２４、４１、４８、又は６１及び６６を個別に提供することにより、凹入部１０、２６、４２、又は６５によって規定される自由空間の寸法が不変に維持されるという点にある。
【００６１】
導電材料の遮蔽が必要とされる場合には、接続対象の印刷回路基板要素１、４、２１、２４、４１、４８、又は６１及び６６の接続５、２５、４９、６７を提供するために、上述のはんだ接続以外に、共晶接合、熱圧縮接合、拡散はんだ付け、又は導電性接着剤及び／又は導電若しくは導電性接着剤フィルムを使用する接続により、これらの接続を実現することもできよう。又、例えば、このようなＦａｒａｄａｙケージの形成によるコンポーネントの導電材料のコンポーネントの連続した遮蔽が必要とされない限り、例えば、非導電材料の接着接続も、提供される。
【００６２】
例えば、その端部に音響孔の形態の通路開口部１１、３０、又は４７が個別に設けられる統合又は収容対象の電子コンポーネント３、２３、又は４３のマイクロフォンとしての構成以外に、このようなコンポーネントを使用することにより、例えば、温度、湿度、圧力、輝度、或いは、一般には、気体又は液体媒質の組成などのその他の物理的値を判定することもできる。或いは、この代わりに、電子コンポーネントは、高周波要素から構成してもよい。
【００６３】
実質的に密封封止が設けられている図５の一実施形態においては、例えば、環境の影響又は外部環境からの影響に対する遮蔽を安全に提供することを要する加速度センサ又は位置センサ又は任意のその他のタイプのセンサを切取り部又は凹入部によって設けられた自由空間内に統合してもよい。
【００６４】
例えば、電子コンポーネント６３の領域内の刺激性の媒質の組成の判定を実行する必要がある場合には、環境の影響に対するコンポーネント又はセンサ３、２３、４３、又は６３の遮蔽に加えて、遮蔽を使用することにより、図面には詳細に示されていない印刷回路基板領域の更なる要素又はコンポーネントを保護してもよい。
【００６５】
コンポーネント又はセンサ３、２３、４３、又は６３の埋め込みは、全体的に、印刷回路基板の製造において一般に公知である方法ステップを使用して実現される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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