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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektronikkomponentenvorrichtung,
die gebildet ist durch Befestigen einer elektronischen Komponente
an einer Platine über
Höcker,
und insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine
Elektronikkomponentenvorrichtung, die unter Verwendung eines Flip-Chip-Bondverfahrens
implementiert ist.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Bislang,
im Hinblick auf ein Flip-Chip-Bondverfahren zum Bonden bzw. Verbinden
von Höckern
und entsprechenden Verdrahtungsstrukturen auf einer Platine miteinander,
offenbart die japanische ungeprüfte
Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 63-288031 ein Flip-Chip-Bondverfahren, bei dem Höcker, die
auf entsprechenden Elektroden eines Halbleiterchips gebildet sind,
mit entsprechenden Verdrahtungsstrukturen auf einer Platine ausgerichtet
sind, die auf einer erwärmten
Stufe angeordnet ist, und bei der Druck und Ultraschallschwingung
an die Rückoberfläche des
Chips über
ein Werkzeug bzw. Tool ausgeübt
werden, wodurch die Höcker
und die entsprechenden Verdrahtungsstrukturen aneinander gebondet
werden.
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1 zeigt
ein Beispiel einer Elektronikkomponentenvorrichtung. 2 stellt
ein Bondverfahren für diese
Elektronikkomponentenvorrichtung dar. 3 zeigt
eine Platine der Elektronikkomponentenvorrichtung. Hier bezeichnet
Bezugszeichen 1 eine Platine, 2a und 2b bezeichnen
jeweils eine Verdrahtungsleitung, 3 bezeichnet einen Höcker und 4 bezeichnet
eine elektronische Komponente.
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Die
Verdrahtungsleitungen 2a und 2b sind der Länge nach
und seitlich an der Platine 1 angeordnet und die Höcker 3 sind
im Voraus auf entsprechenden Elektroden (nicht gezeigt) der Elektronikkomponente 4 gebildet.
Die obere Oberfläche
der elektronischen Komponente 4 wird durch ein Bondwerkzeug 5 gepresst
und wird einer Ultraschallschwingung U entlang einer horizontalen
Richtung über
das Bondwerkzeug 5 ausgesetzt, wodurch die Höcker 3 an
die entsprechenden Verdrahtungsleitungen 2a und 2b gebondet
werden.
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Auf
diese Weise werden die Elektronikkomponente 4 und die Verdrahtungsstrukturen
auf der Platine 1 miteinander auf kollektive Weise gebondet.
Dies führt
unweigerlich dazu, dass sich die Verdrahtungsleitungen senkrecht
zu der Richtung der Ultraschallschwingung U (hierin nachfolgend
bezeichnet als „senkrechte Verdrahtungsleitungen") 2a erstrecken,
und die Verdrahtungsleitungen, die sich parallel zu der Richtung
der Ultraschallschwingung U erstrecken (hierin nachfolgend bezeichnet
als „parallele
Verdrahtungsleitungen") 2b in
einem Mischzustand vorliegen. Wenn eine Ultraschallschwingung auf
die Platine 1 wirkt, versucht die Platine 1, sich
zu deformieren. Die Verdrahtungsleitungen 2a und 2b jedoch,
die eine höhere
Steifigkeit aufweisen als die Platine 1, versuchen die
Deformation zu sperren bzw. verhindern. Die senkrechten Verdrahtungsleitungen 2a jedoch
weisen eine geringe Deformationssperrwirkung im Vergleich zu den
parallelen Verdrahtungsleitungen 2b auf, die entlang der
Längsrichtung
im Hinblick auf die Ultraschallschwingung angeordnet sind, so dass die
senkrechten Verdrahtungsleitungen 2a mehr verschoben werden
als die parallelen Verdrahtungsleitungen 2b, wie in 4A und 4B gezeigt
ist (hier bezeichnet Bezugszeichen 6 eine Elektrode der
elektronischen Komponente 4 und das Symbol δ bezeichnet
eine Verschiebung).
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Als
ein Ergebnis bewegt sich nicht ausreichend Ultraschallschwingung
zu den Bond-Schnittstellen zwischen den senkrechten Verdrahtungsleitungen 2a und
den entsprechenden Höckern 3,
wodurch das Bonden der senkrechten Verdrahtungsleitungen 2a fehlerhaft
im Vergleich zu den parallelen Verdrahtungsleitungen 2b wird.
Wenn bei einer elektronischen Komponente solche Variationen bei
der Bondbarkeit aufgrund der Richtungen der Verdrahtungsleitungen
auftreten, werden Verdrahtungsleitungen, die früher gebondet werden und jene,
die später
gebondet werden, miteinander vermischt. Dies verursacht insofern
ein Problem, dass, wenn viel Zeit bei Ausüben von Ultraschallwellen verwendet
wird, bis alle Verdrahtungsleitungen ausreichend gebondet sind,
die Verdrahtungsleitungen, die früher gebondet wurden, zu reißen beginnen.
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Tabelle
1 zeigt Analyseergebnisse-unter Verwendung eines Finites-Element-Verfahrens
bei einer Verschiebung der Verdrahtungsleitung und der der Platinenoberfläche, wenn
eine erzwungene Verschiebung von 1 μm statisch auf die Chipoberfläche als
Ultraschallschwingung ausgeübt
wird.
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt ist, weist die senkrechte Verdrahtungsleitung
eine größere Verschiebung
auf als die parallele Verdrahtungsleitung. Während eine Ultraschallschwingung
ausgeübt
wird, treten wiederholt Verschiebungen auf, wodurch eine Differenz
bei der Bondbarkeit zwischen der senkrechten Verdrahtungsleitung
und der parallelen Verdrahtungsleitung verursacht wird. Als ein
Beispiel, das die Beziehung zwischen der Verschiebung und der Bondbarkeit
zeigt, zeigt 5 die Beziehung zwischen der
Verschiebung der Verdrahtungslinie und der Bondfestigkeit. Wie aus 5 ersichtlich
ist, je größer die
Verschiebung, desto kleiner die Bondfestigkeit.
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Wenn
elektronische Komponenten mit einer solchen Differenz bei der Bondbarkeit
mit viel Zeitaufwand beim Ausüben
von Ultraschallwellen gebondet werden würden, würden Risse in den Chipelektroden
in 10 bis 50 Prozent der elektronischen Komponenten auftreten.
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Um
das oben beschriebene Problem zu lösen, schlägt die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2002-184812 vor, dass, um Verschiebungen von Verdrahtungsleitungen
aufgrund von Ultraschallschwingung im Wesentlichen einheitlich zu
machen, der Verbindungsabschnitt von jeder der Verdrahtungsleitungen,
deren Winkel θ im
Hinblick auf eine Richtung der Ultraschallschwingung größer ist,
breiter gebildet wird als der Verbindungsabschnitt von jeder der
Verdrahtungsleitungen, deren Winkel θ im Hinblick auf die Richtung
einer Ultraschallschwingung kleiner ist, wodurch alle Verdrahtungsleitungen
in einen im Wesentlichen einheitlichen Bondzustand gebracht werden.
Genauer gesagt wurde die Breite von jeder der senkrechten Verdrahtungsleitungen
breiter gemacht als die von jeder der parallelen Verdrahtungsleitungen.
In diesem Fall muss jedoch der Verbindungsabschnitt von jeder der
senkrechten Verdrahtungsleitungen breiter geformt sein und daher,
wenn Verdrahtungsleitungen mit hoher Dichte angeordnet sind, ist
es schwierig, eine ausreichende Bildungsbreite sicherzustel len.
Dies macht es schwierig, alle Verdrahtungsleitungen in einen einheitlichen
Bondzustand zu bringen.
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Die
JP 2002164643 A bezieht
sich auf eine Flip-Chip-Bondstruktur,
bei der ein integrierter Halbleiter-Schaltungschip direkt auf einer ersten
Oberfläche
einer flexiblen gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist. Eine
gegenüberliegende
zweite Oberfläche
der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine ist an ein metallisches Material
durch ein Haftband gehaftet. Unter der Position, wo der Chip befestigt
ist, ist das Haftband durch ein Harz ersetzt, um eine versteifte
Struktur zu erhalten.
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Die
US-A-5,252,519 bezieht sich auf ein Mehrschicht-Glas-Keramik-Substrat
mit Elektroden zum Flip-Chip-Befestigen auf einer externen Oberfläche und
mit internen Verdrahtungsstrukturen, die die externe Elektrode überlappen.
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Die
US-B-6,265,300 bezieht sich auf eine Drahtbondoberfläche und
ein Bondverfahren. Eine Bond-Anschlussflächenstruktur zur Verwendung
mit nachgiebigen dielektrischen Materialien und ein Verfahren zum
Drahtbonden ist beschrieben, bei dem eine starre Schicht zwischen
der Bond-Anschlussfläche und der
nachgebenden dielektrischen Schicht gebildet ist. Die starre Schicht
erhöht
die Steifigkeit der Bondstruktur derart, dass eine effektive Bondverbindung
durch herkömmliche
Ultraschall- und Thermokompressions-Bondverfahren erreicht werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektronikkomponentenvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist, Verschiebungen von Verdrahtungsleitungen
aufgrund einer Ultraschallschwingung zu erzeugen, die im Wesentlichen
einheitlich ist, und ferner in der Lage ist, alle Verdrahtungsleitungen
in einen im Wesentlichen einheitlichen Bondzustand zu bringen, sogar
wenn Verdrahtungsleitungen bei einer hohen Dichte angeordnet sind,
und schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen derselben.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren
gemäß Anspruch
7.
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Zum
Beispiel werden Höcker
im Voraus auf Elektroden einer Elektronikkomponente gebildet, und
diese Höcker
werden gebondet, unter Verwendung von Ultraschallschwingung, an
entsprechende Verdrahtungsleitungen auf einer Platine, die den entsprechenden
Höckern
zugewandt sind. In diesem Fall werden Verdrahtungsleitungen, deren
Winkel θ1 im Hinblick auf die Richtung einer Ultraschallschwingung
größer ist,
und Verdrahtungsleitungen, deren Winkel θ2 im
Hinblick auf die Richtung einer Ultraschallschwingung kleiner ist,
miteinander vermischt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung jedoch, da eine Verschiebungs-Sperrschicht, die eine höhere Steifigkeit
als das Material der Platine aufweist, innerhalb der Platine in
einem Abschnitt unter jeder der Verdrahtungsleitungen vorgesehen
ist, deren Winkel θ im
Hinblick auf die Richtung einer Ultraschallschwingung größer ist,
ist es möglich,
Verschiebungen der Verdrahtungsleitungen aufgrund einer Ultraschallschwingung
im Wesentlichen einheitlich zu machen und alle Verdrahtungsleitungen in
einen im Wesentlichen einheitlichen Bondzustand zu bringen, unabhängig von
der Größenbeziehung
des Winkels θ.
Dies sperrt bzw. verhindert das Auftreten einer fehlerhaften Bondverbindung
und Rissbildung.
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Da
es ferner unnötig
ist, die Breite der Verdrahtungsleitung zu vergrößern, besteht kein Problem,
sogar wenn Verdrahtungsleitungen mit einer hohen Dichte angeordnet
sind.
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Die
Materialien der Platine umfassen vorzugsweise Harz und Keramikmaterialien.
Das Keramikmaterial, das eine hohe Steifigkeit aufweist, ist niedrig
in der Verschiebung aufgrund einer Ultraschallschwingung. Im Gegensatz
dazu unterliegt die Platine, die aus Harz hergestellt ist, die große Verschiebungen
aufgrund einer Ultraschallschwingung erfährt, Variationen bei der Bondbarkeit.
Daher üben
bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eine größere Wirkung aus, wenn eine
Harzplatine verwendet wird.
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Bei
der Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass erste Verdrahtungsleitungen,
die sich im Wesentlichen parallel zu der Richtung einer Ultraschallschwingung
erstrecken, und zweite Verdrahtungsleitungen, die sich im Wesentlichen senkrecht
zu der Richtung der Ultraschallschwingung erstrecken, auf der Platine
entlang der Richtungen angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht
zueinander sind, und dass die Verschiebungs-Sperrschicht innerhalb der Platine an
einem Abschnitt unter jeder der zweiten Verdrahtungsleitungen vorgesehen
ist.
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Die
Richtung einer Ultraschallschwingung und die der Verdrahtungsleitungen
kann beliebig eingestellt sein. Wenn die ersten Verdrahtungsleitungen,
die sich im Wesentlichen parallel zu der Richtung einer Ultraschallschwingung
erstrecken, und die zweiten Verdrahtungsleitungen, die sich im Wesentlichen
senkrecht zu der Richtung einer Ultraschallschwingung erstrecken,
vorgesehen sind, maximiert die Bildung der Verschiebungs-Sperrschicht
in einem Abschnitt unter der zweiten Verdrahtungsschicht die Vorteile
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung.
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Bei
der Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß verschiedenen bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, wenn eine Mehrzahl der oben beschriebenen
zweiten Verdrahtungsleitungen benachbart zueinander angeordnet ist,
ist die Verschiebungs-Sperrschicht vorzugsweise in einem Abschnitt unter
der Mehrzahl von zweiten Verdrahtungsleitungen angeordnet, um durchgehend
zu sein.
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Ein
alternatives Verfahren zum Bereitstellen der Verschiebungs-Sperrschicht
ist das Bilden von jeder der Verschiebungs-Sperrschichten in einem
Abschnitt unter einer entsprechenden einen der zweiten Verdrahtungsleitungen
auf unabhängige
Weise. Im Vergleich zu diesem alternativen Verfahren jedoch ermöglicht das Bereitstellen
der Verschiebungs-Sperrschicht in einem Abschnitt unter einer Mehrzahl
der zweiten Verdrahtungsleitungen, um durchgehend zu sein, wie oben
beschrieben ist sogar, dass die Verschiebung eines Platinenabschnitts,
der zwischen den zweiten Verdrahtungsleitungen positioniert ist,
durch die Verschiebungssperrschicht gesperrt wird, wodurch die Verschiebungs-Sperrwirkung im Hinblick
auf die zweiten Verdrahtungsleitungen vergrößert wird.
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Es
ist jedoch nicht notwendig, dass die Verschiebungs-Sperrschicht durchgehend
im Hinblick auf alle zweiten Verdrahtungsleitungen ist. Die Verschiebungs-Sperrschicht
muss nur durchgehend im Hinblick auf zumindest zwei benachbarte
Verdrahtungsleitungen sein.
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Bei
der Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Verschiebungs-Sperrschicht
in einer Region innerhalb von z. B. ungefähr 1 mm der Oberfläche der
Platine vorgesehen ist.
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Um
die Verschiebung der Verdrahtungsleitung aufgrund einer Ultraschallschwingung
effektiv zu verhindern, ist es erwünscht, dass die Verschiebungs-Sperrschicht
so nahe an der Platinenoberfläche
wie möglich ist,
die die Verdrahtungsleitung auf derselben aufweist. Wenn die Platine
z. B. eine Harzplatine ist, ist die Verschiebungs-Sperrschicht vorzugsweise
in einer Region von innerhalb z. B. ungefähr 1 mm von der Platinenoberfläche vorgesehen.
Je näher
an der Platinenoberfläche,
desto effektiver ist die Verschiebungs-Sperrschicht. Es ist daher weiter bevorzugt,
dass die Verschiebungs-Sperrschicht in einer Region von innerhalb z.
B. ungefähr
10 μm bis
ungefähr
150 μm von
der Platinenoberfläche
vorgesehen ist.
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Bei
der Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß verschiedenen bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann die Platine eine gedruckte Mehrschicht-Verdrahtungsplatine
sein, und die Verschiebungs-Sperrschicht
kann ein Leitermuster sein, das in einer Innenschicht der gedruckten
Mehrschicht-Verdrahtungsplatine vorgesehen ist.
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Wenn
die Platine eine gedruckte Mehrschicht-Verdrahtungsplatine ist,
ist ein Leitermuster in einer Innenschicht derselben vorgesehen,
abgesehen von Verdrahtungsmustern auf Außenschichten beider Seiten der
Platine, und daher ist es durch Verwenden von einer dieser Leitermuster
als eine Verschiebungs-Sperrschicht ohne weiteres möglich, eine
Verschiebungs-Sperrschicht zu bilden, ohne eine spezielle Technik
zu verwenden, und ferner die Verschiebungs-Sperrschicht mit einer Funktion als
Masse oder Abschirmung zu schaffen.
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Andere
Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung offensichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen
Elektronikkomponentenvorrichtung zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Bondverfahren für die Elektronikkomponentenvorrichtung
darstellt, die in 1 gezeigt ist;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Platine, die für die Elektronikkomponentenvorrichtung
verwendet wird, die in 1 gezeigt ist;
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4A und 4B sind
Darstellungen von Verschiebungen einer im Wesentlichen senkrechten
Verdrahtungsleitung bzw. einer im Wesentlichen parallelen Verdrahtungsleitung,
wenn. dieselben einer Ultraschallschwingung ausgesetzt sind;
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5 ist
ein Graph, der die Beziehung zwischen der Verschiebung einer Verdrahtungsleitung
und der Bondfestigkeit zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht einer Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Seitenansicht der Elektronikkomponentenvorrichtung, die in 6 gezeigt
ist, wenn sie einem Bonden unterzogen wird;
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8A und 8B sind
teilweise vergrößerte Ausschnittansichten
der Platine, die in 7 gezeigt ist;
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9 ist
eine Draufsicht einer Platine gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine Seitenansicht der Elektronikkomponentenvorrichtung, die in 9 gezeigt
ist; und
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11 ist
eine Draufsicht einer Platine gemäß einem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Eine
Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 6 bis 8 beschrieben. 6 ist eine
Draufsicht dieser Elektronikkomponentenvorrichtung. 7 ist
eine Seitenansicht der Elektronikkomponentenvorrichtung. 8A und 8B sind
jeweils eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Bondabschnitts.
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Eine
Platine 10A umfasst vorzugsweise eine organische Platine,
die aus einem Material hergestellt ist, wie z. B. Glasepoxydharz
oder Bismaleimidtriazin-Harz (BT-Harz), eine Keramikplatine, wie
z. B. Alumina, oder eine Kristallplatine, hergestellt aus Silizium
oder einem anderen geeigneten Material. Eine Mehrzahl von Verdrahtungsleitungen 11 und 12,
die sich entlang Richtungen erstrecken, die einander im Wesentlichen
senkrecht schneiden, ist auf der Platine 10A gebildet.
Wie in 6 gezeigt ist, ist jede der Verdrahtungsleitungen 11 angeordnet,
um einen Winkel θ1 im Hinblick auf eine Richtung einer Ultraschallschwingung
U zu bilden (nachfolgend beschrieben), der größer ist als ungefähr 45° (θ1 > 45°), und jede
der Verdrahtungsleitungen 12 ist angeordnet, um einen Winkel θ2 im Hinblick auf die Richtung einer Ultraschallschwingung
U zu bilden, der kleiner ist als ungefähr (θ2 < 45°). Somit
ist der Winkel θ1 größer als
der Winkel θ2.
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Die
hierin nachfolgenden Beschreibungen sind aus Beispielen der Verdrahtungsleitungen 11,
von denen jede einen Winkel θ1 = 90° mit
der Richtung der Ultraschallschwingung U bildet, d. h. Verdrahtungsleitungen,
von denen jede entlang der Richtung angeordnet ist, die im Wesentlichen
senkrecht zu der Richtung der Ultraschallschwingung U ist (nämlich im
Wesentlichen senkrechte Verdrahtungsleitungen), und der Verdrahtungsleitungen 12 gemacht,
von denen jede einen Winkel θ2 = 0° mit
der Richtung der Ultraschallschwingung U bildet, d. h. Verdrahtungsleitungen,
von denen jede entlang der Richtung angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel
zu der Richtung der Ultraschallschwingung U ist (nämlich im
Wesentlichen parallele Verdrahtungsleitungen).
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Im
Hinblick auf die im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 sind
Verschiebungs-Sperrschichten 13 mit einer höheren Steifigkeit
als das Platinenmaterial innerhalb der Platine 10A in Abschnitten unter
den im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 vorgesehen.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist jede individuelle Verschiebungs-Sperrschicht 13 in
einem Abschnitt unter einer entsprechenden der im Wesentlichen senkrechten
Verdrahtungsleitungen 11 vorgesehen. Die Verschiebungs-Sperrschichten 13 sind
in einer Region vorgesehen, die dem Elektronikkomponentenbefestigungsabschnitt
(angezeigt durch eine ketten-doppelgestrichelte Linie in 6)
der im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 entspricht,
d. h. in einer Region, die Bereichsabschnitte 11a und 12a umfasst.
Hier bezieht sich ein „Abschnitt
unter einer Verdrahtungsleitung" z.
B. auf „eine
Region innerhalb von ungefähr
1 mm der Oberfläche der
Platine". Es ist
jedoch erwünscht,
dass die Verschiebungs-Sperrschicht so nahe wie möglich an
der Platinenoberfläche
angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Verschiebungs-Sperrschicht
in einer Region von z. B. innerhalb ungefähr 10 μm bis ungefähr 150 μm der Platinenoberfläche vorgesehen.
Das Material der Verschiebungs-Sperrschicht 13 ist vorzugsweise
ein metallisches Material, wie z. B. Cu, oder ein Keramikmaterial,
mit einem Material hoher Steifigkeit, wie z. B. Alumina, oder einem
anderen geeigneten Material. Eine organische Platine weist vorzugsweise
eine Steifigkeit in einem Bereich von 10 GPa bis ungefähr 60 GPa
auf, wohingegen ein Cu-Material eine Steifigkeit von ungefähr 120 GPa
oder mehr aufweist, obwohl sich die Steifigkeit mit der Temperatur ändert. Daher,
wenn eine organische Platine als die Platine 10A verwendet
wird, kann ein Cu-Material effektiv als die Verschiebungs-Sperrschicht 13 funktionieren.
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Die
Form der Platine 10A ist nicht besonders beschränkt. Die
Dicke der Platine 10A kann ebenfalls beliebig eingestellt
sein, z. B., um in einem Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 2 mm
zu sein. Die Verdrahtungsleitungen 11 und 12 werden
vorzugsweise durch Verwenden eines Plattierungsverfahrens, eines Dünnfilmbildungsverfahrens,
eines Dickfilmbildungsverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens
gebildet. Die Dicke der Verdrahtungsleitung ist vorzugsweise in
einem Bereich von mehreren Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern,
aber ist nicht auf diesen Bereich beschränkt. Bei diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wurden die verwendeten Verdrahtungsleitungen 11 und 12 durch
Aufbringen einer elektrolytischen Plattierung oder einer stromlosen
Plattierung von Ni (ungefähr
3 µm dick)
oder Au (ungefähr
0,03 µm oder
mehr dick) auf Cu-Folie mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 5 µm bis ungefähr 35 µm gebildet.
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Hier
sind die Breiten der Verdrahtungsleitungen 11 und 12 vorzugsweise
im Wesentlichen gleich hergestellt. Die Breiten sowie die Formen
der Verdrahtungsleitungen 11 und 12 können jedoch
unterschiedlich voneinander sein. Ferner kann die Anordnung derart
sein, dass die Region, die dem Elektronikkomponentenbefestigungsabschnitt
(der Abschnitt, der durch die ketten-doppelgestrichelte Linie in 6 angezeigt
ist) der Verdrahtungsleitungen 11 und 12 entspricht,
d. h. die Region, die die Bereichsabschnitte 11a und 12a umfasst, ausschließlich der
Außenseite
ausgesetzt ist, und dass die andere Region mit einem isolierenden
Material abgedeckt ist, wie z. B. Resist.
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Die
elektronische Komponente 20 ist vorzugsweise z. B. ein
Halbleiterchip oder ein Oberflächenwellenbauelement
(SAW-Bauelement;
SAW = surface acoustic wave). Auf der Bodenoberfläche der
elektronischen Komponente 20 sind Elektrodenanschlussflächen 21 (siehe 8A und 8B),
vorzugsweise hergestellt aus Al- oder AU-Material von z. B. ungefähr 100 μm zum Quadrat
an Positionen gebildet, die den Bereichsabschnitten 11a und 12a entsprechen.
Höcker 22 werden
auf den entsprechenden Elektrodenanschlussflächen 21 vorzugsweise
unter Verwendung eines Plattierungsverfahrens, Drahtbondverfahrens
oder Dampfaufbringungsverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrens
gebildet. Au, Ag, Pd, Cu, Al oder Lötmittel oder ein anderes geeignetes
Material ist für
die Höcker 22 verwendbar.
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Wie
nachfolgend beschrieben wird, werden die Höcker 22 kollektiv
an die entsprechenden Bereichsabschnitte 11a und 12a der
Verdrahtungsleitungen 11 und 12 gebondet, durch
Ausüben
einer Ultraschallschwingung, einer Belastung und falls nötig weiterer
Wärme auf
die elektronische Komponente 20.
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Als
Nächstes
wird ein Verfahren zum Flip-Chip-Bonden der elektronischen Komponente 20 an
die Platine 10A beschrieben.
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Als
Erstes werden Höcker 22 auf
den entsprechenden Elektrodenanschlussflächen 21 der elektronischen
Komponente 20 gebildet. Durch ein Bondwerkzeug (nicht gezeigt)
wird die obere Oberfläche
(Rückoberfläche) der
elektronischen Komponente 20 angezogen und die elektronische
Komponente 20 wird aufgenommen. Dann werden die Höcker 22 mit
den entsprechenden Bereichsabschnitten 11a und 12a der
Verdrahtungsleitungen 11 und 12 der Platine 10A mit
einem hohen Grad an Genauigkeit ausgerichtet. Danach werden die
Höcker 22 der
elektronischen Komponente 20 und die entsprechenden Bereichsabschnitte 11a und 12a der
Verdrahtungsleitungen 11 und 12 der Platine 10A in
Kontakt gebracht. In diesem Zustand wird eine Ultraschallschwingung
U bei einer Frequenz in einem Bereich von z. B. ungefähr 20 kHz
bis ungefähr
150 kHz auf die obere Oberfläche
der elektronischen Komponente 20 in der Richtung ausgeübt, die
im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Platine 10A ist,
und gleichzeitig in der Richtung, die im Wesentlichen senkrecht
zu den im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 ist
(d. h. in der Richtung, die im Wesentlichen parallel zu den parallelen
Verdrahtungsleitungen 12 ist), über das Bondwerkzeug, wodurch
die Höcker 22 und
die entsprechenden Bereichsabschnitte 11a und 12a aneinander
gebondet werden. Während
des Bondens kann eine Last zwischen der Platine 10A und
der elektronischen Komponente 20 ausgeübt werden, und eines der Platine 10A und
der elektronischen Komponente 20 kann erwärmt werden.
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Nachdem
das oben beschriebene Bonden abgeschlossen ist, kann zum Zweck der
Sicherstellung der Bondverbindungszuverlässigkeit der Zwischenraum zwischen
der elektronischen Komponente 20 und der Platine 10A einer
Harzabdichtung unterzogen werden, um die Differenz bei der linearen
Ausdehnung zwischen der elektronischen Komponente 20 und
der Platine 10A zu verringern und den Bondabschnitt zu
schützen.
Die Harzabdichtung kann durch Aufbringen von Harz nach dem Bonden
zwischen der elektronischen Komponente 20 und der Platine 10A ausgeführt werden.
Alternativ kann die Harzabdichtung derart ausgeführt werden, dass Harz auf Verdrahtungsleitungen
auf die Platine im Voraus aufgebracht wird, und derart, dass die
Höcker
an die entsprechenden Verdrahtungsleitungen auf der Platine gebondet
werden, während
die Harzschicht durchbrochen wird. In diesem Fall kann ein Bonden
und Harzabdichten gleichzeitig erreicht werden.
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Wenn
eine Ultraschallschwingung U ausgeübt wird, zeigen die im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 eine niedrige Steifigkeit
im Hinblick auf die Schwingungsrichtung im Vergleich zu den im Wesentlichen
parallelen Verdrahtungsleitungen 12. Da jedoch die im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 jeweils eine Verschiebungs-Sperrschicht 13 aufweisen,
die unter denselben gebildet ist, verringert sich die Differenz
bei der Verschiebung zwischen den im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 und
den im Wesentlichen parallelen Verdrahtungs leitungen 12,
wie in 8A und 8B gezeigt
ist. Als Ergebnis wird die Abweichung bei der Bondbarkeit im Hinblick
auf die Höcker 13 zwischen
den im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 und
den im Wesentlichen parallelen Verdrahtungsleitungen 12 reduziert
und dadurch kann eine im Wesentlichen einheitliche Verbindungsfestigkeit
erreicht werden. Dies verhindert das Auftreten einer fehlerhaften
Verbindung und Rissbildung in den Elektroden.
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9 und 10 zeigen
eine Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 9 und 10 sind
die selben Elemente wie jene in 6 und 7 durch
die selben Bezugszeichen bezeichnet.
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Wie
in dem Fall des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels weist eine
Platine 10B auf derselben eine Mehrzahl von Verdrahtungsleitungen 11 und 12 auf,
die entlang Richtungen gebildet sind, die einander im Wesentlichen
senkrecht schneiden. Verschiebungs-Sperrschichten 13, die
eine höhere
Steifigkeit aufweisen als das Platinenmaterial, sind innerhalb der
Platine 10B in Abschnitten unter den im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 vorgesehen.
Die Verschiebungs-Sperrschicht 13 ist bei diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
angeordnet, um durchgehend im Hinblick auf eine Mehrzahl von im
Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 (drei
in diesem Fall) zu sein. Genauer gesagt sind ebene Abschnitte zwischen benachbarten,
im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 mit
der Verschiebungs-Sperrschicht 13 versehen.
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Da
bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
die Abschnitte der Platine 10B, die zwischen den im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 positioniert sind,
aufgrund der Verschiebungs-Sperrschicht 13 daran gehindert
werden, verschoben zu werden, wird die Verschiebung der im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 und ihrer Peripherien
aufgrund einer Ultraschallschwingung zuverläs sig verhindert. Dies reduziert
ferner die Verschiebungsdifferenz von den im Wesentlichen parallelen
Verdrahtungsleitungen, was zu einer einheitlicheren Bondfestigkeit
führt.
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Unter
Verwendung des Implementierungsmodells, das in 9 und 10 gezeigt
ist, wurde eine Analyse durch ein Finites-Element-Verfahren ausgeführt, in
einem Fall, in dem Verschiebungs-Sperrschichten mit einer Dicke
von z. B. 70 µm,
hergestellt aus Kupfer, an Abschnitten unter den im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitungen vorgesehen sind, d. h. an Positionen
in einer Distanz von ungefähr
30 µm
von der Platinenoberfläche.
Gemäß den Ergebnissen
der Analyse ist die Differenz bei der Verschiebung zwischen der
im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitung und der im Wesentlichen
parallelen Verdrahtungsleitung ungefähr 0,03 µm. Im Gegensatz dazu war die
Differenz bei der Verschiebung, die ohne Verwendung der Verschiebungs-Sperrschichten erhalten
wurde, ungefähr
0,09 µm.
Das heißt,
die Verwendung von Verschiebungs-Sperrschichten reduziert die Differenz
bei der Verschiebung um einen Faktor von ungefähr 3. Somit ist die Bondbarkeit
aller Bondabschnitte im Wesentlichen einheitlich hergestellt, wodurch
das Auftreten einer Beschädigung
verhindert wird.
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11 zeigt
eine Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 11 sind
die selben Elemente wie jene in 6 und 7 durch die
selben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine
Platine 10C ist bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
so angeordnet, dass Abschnitte, die keine Verschiebungs-Sperrschicht 13 aufweisen,
auf Abschnitte unter den im Wesentlichen parallelen Verdrahtungsleitungen 12 beschränkt sind.
Anders ausgedrückt
sind Verschiebungs-Sperrschichten 13 im
Wesentlichen über
der gesamten Region innerhalb der Platine 10C vorgesehen.
Zusätzlich
dazu sind Fensterlöcher 13a in
Abschnitten der Verschiebungs-Sperr schichten 13 vorgesehen,
die den Abschnitten unter den im Wesentlichen parallelen Verdrahtungsleitungen 12 entsprechen.
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Somit
ist es möglich,
Verschiebungen der im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitungen 11 und ihrer
Peripherien aufgrund einer Ultraschallschwingung effektiver zu verhindern
und ferner die Verschiebungs-Sperrschichten 13 mit einer
Funktion als Masse oder eine Abschirmung bereitzustellen.
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Im
Allgemeinen wird eine gedruckte Verdrahtungsplatine mit drei Schichten
oder mehr aus Leitermustern als eine „gedruckte Mehrschicht-Verdrahtungsplatine" bezeichnet. Genauer
gesagt zeigt dies eine Platine an, bei der Leitermuster (allgemein
Cu) in einer Innenschicht derselben vorgesehen sind, zusätzlich zu
Schaltungsmustern, die auf Außenschichten
beider Oberflächen
der Platine vorgesehen sind. Bei einer solchen gedruckten Mehrschicht-Verdrahtungsplatine
ermöglicht
das Bereitstellen des Leitermusters in der Innenschicht, die eine
höhere
Steifigkeit aufweist als die Harzschicht, als eine Verschiebungs-Sperrschicht,
dass die Vorteile der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung ohne weiteres erreicht werden, ohne eine spezielle Technik
zu verwenden. Ferner ermöglicht
das Anwenden bevorzugter Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung an Warenprodukte, die gedruckte Mehrschicht-Verdrahtungsplatinen
umfassen, dass die Vorteile der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung erreicht werden, ohne die Kosten zu erhöhen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen, bevorzugten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Bei
den oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Höcker vorzugsweise auf
der elektronischen Komponente gebildet. Durch Bilden von Höckern auf
den entsprechenden Verdrahtungsleitungen auf der Platine im Voraus
jedoch, und dann Bonden dieser Höcker
an die entsprechenden Elektroden anschlussflächen der elektronischen Komponente,
können
ebenfalls ähnliche
Vorteile erreicht werden.
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Bei
den oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispielen wurde ein
Beispiel gezeigt, bei dem Verdrahtungsleitungen entlang der Richtungen,
die im Wesentlichen senkrecht und im Wesentlichen parallel zu der
Richtung einer Ultraschallschwingung sind, auf der Oberfläche der
Platine vorgesehen sind. Die Verdrahtungsleitungen können jedoch
entlang Richtungen vorgesehen sein, die im Hinblick auf die Richtung
einer Ultraschallschwingung geneigt ist.
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Ferner
sind bei den oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispielen
die Breiten der im Wesentlichen senkrechten Verdrahtungsleitung
und der im Wesentlichen parallelen Verdrahtungsleitung vorzugsweise
im Wesentlichen gleich. Die Breite der im Wesentlichen senkrechten
Verdrahtungsleitung jedoch, die eine Verschiebungs-Sperrschicht
aufweist, kann breiter sein als die der im Wesentlichen parallelen
Verdrahtungsleitung. Dies bietet den Vorteil, die Flexibilität bei dem
Entwurf der Breiten der Verschiebungs-Sperrschicht und der im Wesentlichen
senkrechten Verdrahtungsleitung zu erhöhen.
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Das
Material der Platine ist nicht besonders eingeschränkt. Wenn
jedoch eine Harzplatine verwendet wird, und ein Bonden durch eine
kombinierte Verwendung eines Thermokompressionsbondens und einer
Ultraschallschwingung ausgeführt
wird, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung vorteilhaftere Ergebnisse. Der Grund
dafür ist,
dass, wenn eine Harzplatine verwendet wird, das Ausführen eines Bondens
durch die kombinierte Verwendung eines Thermokompressionsbondens
und einer Ultraschallschwingung verursacht, dass die Platine deformiert
wird, wodurch die Verschiebung der Verdrahtungsleitungen verstärkt wird.
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Die
Elektronikkomponentenvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann an das Befestigen, über Höcker, jeglicher
Chipkomponenten als Elektronikkomponentenelemente, einschließlich eines
Widerstandselements, Kondensators und einer piezoelektrischen Komponente, zusätzlich zu
einem Halbleiterchip, sowie anderer geeigneter Komponenten und Elemente
angewendet werden.
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Wie
aus dem Vorangehenden ersichtlich ist, ist gemäß verschiedenen bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung eine Verschiebungs-Sperrschicht mit einer
höheren
Steifigkeit als der des Materials der Platine innerhalb der Platine
in einem Abschnitt unter jeder der Verdrahtungsleitungen vorgesehen,
deren Winkel θ im
Hinblick auf die Richtung der Ultraschallschwingung größer ist,
wenn eine Mehrzahl von Elektroden einer elektronischen Komponente
kollektiv über
entsprechende Höcker
unter Verwendung einer Ultraschallschwingung an eine entsprechende
Mehrzahl von Verdrahtungsleitungen gebondet ist, die auf einer Platine
entlang unterschiedlicher Richtungen voneinander angeordnet sind.
Dadurch wird die Übertragungseffizienz
einer Ultraschallschwingung im Wesentlichen einheitlich und alle
Verdrahtungsleitungen können
in einen im Wesentlichen einheitlichen Bondzustand gebracht werden.
Dies hemmt das Auftreten einer mangelhaften Bondverbindung und eine
Rissbildung und liefert dadurch eine hochzuverlässige Elektronikkomponentenvorrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf jedes der oben beschriebenen,
bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
und verschiedene Modifikationen sind innerhalb des Bereichs möglich, der
in den Ansprüchen
beschrieben ist. Ein Ausführungsbeispiel,
das durch geeignetes Kombinieren technischer Merkmale erhalten wird,
die in jedem der unterschiedlichen bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart sind, ist in dem technischen Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung umfasst.
