CH446463A - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Baueinheiten und nach dem Verfahren hergestellte elektrische Baueinheit - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Herstellung von     elektrischen    Baueinheiten  und nach dem Verfahren hergestellte     elektrische        Baueinheit       Die     Zuverlässigkeit        einer        Einrichtung    aus     elektri-          schen        Buuele:

  menten    wie Transistoren, Widerständen,  Kapazitäten usw.     hängt        wesentlich    von der Zuverlässig  keit der     Verbindungen        zwischen    .den     verschiedenen    Bau  elementen und zur Aussenwelt ab. Die     maximale     Schnelligkeit von     verarbeitbaren        Informationen    hängt  wesentlich von der Kürze der     Verbindungswege    sowie  deren definierter Impedanz ;ab.

   Bekannte Verfahren zum       Verbinden    von diskreten     Bauelementen        untereinander     und dem     Anschluss    nach aussen benützen in der Regel  bereits     Leferplatten    nach Art der     Mehrebenenschaltumgen     auf .denen die Bauelemente beispielsweise     durch        Schweis-          sen    angebracht werden.

   Die Herstellung von     Schweiss-          verbindungen    zwischen     Leiterzügen    nach Art gedruck  ter Schaltungen     und    den Anschlüssen     miniaturisierter     Bauelemente ist jedoch ein     wenig    befriedigender, auf  wendiger und komplizierter     Vorgang.    Es wurde auch  bereits vorgeschlagen,     Leiterplatten    zu     benutzen,    die als       Anschlusstellen        Bohrungen    mit     metallisierter        Lochwand     aufweisen,

   .die zur Aufnahme von     Metallstiften    dienen  sollen, welche vermittels eines Diffusionsvorganges elek  trisch     und        mechanisch        mit    der     Lochmetallisierung    ver  bunden     sind    und deren aus der Leiterebene heraus  ragende Endabschnitte zur Ausbildung von     Schweiss-          verbindungen    zu den     Anschlüssen    ,der     Bauelemente        be-          nutzt    werden.  



  Die     Herstellung    solcher, beispielsweise aus     Kupfer-          Indium    bestehenden     Metallverbindungen        zwischen        An-          schlusstift    und     Lochwandmetallisierung    ist jedoch ein       komplizierter    Vorgang,

   der hohe     Anforderungen    an die       mechanische    Präzision und     Überwachung    des     Vorganges     zur Ausbildung der     Legierung    stellt und sich damit für       Mmsenanwendungsgeblete    wenig     eignet.     



  Die     vorliegende    Erfindung vermeidet diese     Nachteile     weitgehend und     ermöglicht    es, auch     Miniaturbauele-          mente    in     gross;er        Dichte        anzubringen    und     untereinander     sowie mit der Aussenwelt     über        ausserordentlich        furze,          zuverlässige    Verbindungswege und     Kontaktstellen    zu der  gewünschten elektrischen Schaltung zusammenzuschal  ten.

   Die     Erfindung        beftrifft    ein     Verfahren,    zum Her-         stellen    von     elektrischen    Baueinheiten, die     Schaltungs-          platten    mit     elektrischen        Lemterzügen    sowie     aktive    oder/       und        passive    elektrische Bauelemente     besitzen.        Dieses        Ver-          fahren        zeichnet        sich     <RTI  

   ID="0001.0102">   dadurch        aus,        dass        ein        plattenförmi-          ger    Träger aus     Isolierstoff    in vorbestimmter     geometrischer          Anordnung        mit    diesen     Träger    durchsetzenden     An-          schlusselementen    versehen wird,

   dass     auf        mindestens          einer    der Flächen     des        Isolierstoffträgers        aktive    oder/  und     passive    elektrische     Bauelemente        angebracht    wer  den,

       dass    diese Bauelemente     in        vorbestimmter        AnordL-          nung    mit ihnen     zugeordneten        elektrischen        Anschluss-          elementen    elektrisch     leitend    verbunden werden und dass  der     Isolierstoffträger        als    Unterlage für den Aufbau     einer          elektrischen        Leiteranordnung    benützt     wird.,    ,

  deren Lei  terzüge mit ihnen     zugeordneten    elektrischen Bauelemen  ten sowie     mit        Anschluseelementen        verbunden        wenden.     



       Die        Erfindfung        betrifft    auch eine nach diesem Ver  fahren     hergestellte        elektrische        Bauelementeneinheit.    Die  selbe     zeichnet    sich dadurch aus,     dass    sie einen     Isolier-          stoffträger        .aufweist,    der mit diesen     durchsetzenden    An  schlusselementen     versehen    ist,

       .dass        weiterhin    der     Isolier-          stoffträger        als        Unterlage    für die aktiven oder/und passi  ven     elektrischen    Bauelemente     benutzt    ist, wobei diese  mit den     ihnen    zugeordneten     Anschlusselementen    elek  trisch     leitend    verbunden     sind,

      und dass der Isolierstoff  träger als     Unterlage    für den Aufbau     einer        elektrischen          Leiteranordnung    dient,     die        elektrisch    mit den     aktiven     oder/und     passiven        Bauelementen    sowie mit     den        An-          schlusselementen    verbunden ist.  



  Anhand der     Zeichnung    werden     nachfolgend        Aus-          führungsbeispiele    des     Erfindungsgegenstandes    erläutert.       Fig.    1 ist eine     Grundrissdarstellung    eines     erfindungs-          gemässen        Bauelemen    es,       Fig.    2 ist eine     Schnittdarstellung        entlang    der     Schnitt-          Linie    2-2,

         Fig.3a-3e        sind        vergrösserte        Ausschnittsdarstellun-          gen        der        Oberfläche        des    in     Fig.    1     dargestellten    Bauele  mentes, und zwar in     verschiedenen        Herstellstadien.     



       Fig.    1     zeigt        einen    Träger 10 aus Isoliermaterial,       beispielsweise        aus    Keramik,     Glas    oder Kunststoff, in      welchem Stifte oder andere     Anschlusselemente    11 aus       geeignetem        Material        in    einem gewünschten Abstand und  in gewünschter     Anordnung    angebracht sind.

   Diese Stifte  können beispielsweise     voneinander        einen    Abstand von  0,5 mm besitzen und aus     Platin    bestehen und sie kön  nen an beiden Seiten des Trägers 10 aus dessen Ober  fläche in gewünschter Weise     hervorragen.     



  Die Anschlusselemente 11 können     dazu    dienen, elek  trische Verbindungen zu auf dem Träger angebrachten  Halbleiterbauelementen 12 herzustellen. Die Verbin  dung kann beispielsweise vermittels     Thermo-Kompres-          sionsschweissungerfolgen.    Wie     in        Fig.    2 dargestellt,  können die     Halbleiterbauelemente    in üblicher Weise von  einem     geeigneten    Behältnis     umschlossen    werden, das  beispielsweise     vakuumdicht    ist.  



  Die nicht als Trägerfläche für die     Halbleiterelemente     benutzte Oberfläche :des Trägers 10 ist     die    Trägerfläche  10a für ein elektrisch     leitendes        Verbindungsnetzwerk     nach Art der     gedruckten        Schaltungen.    Die Leiterzüge  dieses Verbindungsnetzwerkes können hierbei vorzugs  weise in mehreren von einander isolierten Ebenen an  geordnet sein, also     sogenannte        Mehreb:enenschaltungen     bilden.  



  Nach einer Ausführungsform :der Erfindung wer  den die     Anschlusselemente    11     zweckmässiger    Weise der  art abgeschliffen, dass sie mit der Trägeroberfläche 10a  in einer     Eben-.    enden.  



  Dieses Leitungsmuster 13 dient dazu, die gewünsch  ten Verbindungen zwischen den     Halbleiterelementen    12  und von     ihnen    zur Aussenwelt     herzustellen.    Für letzte  ren Zweck dienen beispielsweise     Anschlusselemente        ge-          ei9nzter    Form 11a;

   diese dienen     beispielsweise    dazu, den  Anschluss zu einer sogenannten Mutterschaltung herzu  stellen, wobei     le@tzte@re        :gegebe.ne,nàlls        .eine    Mehrzahl der  artiger Bauelemente trägt und in der gewünschten Funk  tion entsprechenden Weisse     untereinander        ,sowie    mit an  deren Elementen und     insbesondere    der Aussenwelt ver  bindet.  



  Das     Leitermusternetzwerk    13 kann beispielsweise  aus     mehreren        Leltereben:en        bestehen,    also eine Mehr  ebenenschaltung bilden, wobei     die        einzelnen    Leiterzüge  dieser Ebenen 14, 15 in     gewünschter    Weise     mit    den     An-          schlusselementen    verbunden sind,     und    entsprechende  Verbindungen zwischen Leiterzügen     verschiedener    Ebe  nen an     gewünschten    Stellen hergestellt werden.  



  Das Verfahren zum Herstellen derartiger Bauele  mente     b-.st-.ht        dahzr    z. B. darin, zumindest eine Ober  fläche eines geeigneten Trägers 10, .der mit     Anschlussele-          menten    11 und l l a     ausgestattet    ist, mit     einem        Verbin-          dungsnetzwerk    nach Art der     gedruckten    Schaltungen  auszurüsten, und zwar     vorzugsweise    in Form     sogenann-          ter        Mehrebenenschaltungen,

      wobei die     Leiterzüge    ent  sprechende Verbindungen     zu    den     Anschlusselementen     11 bzw. 11 a herstellen, bzw.     Leiterzüge    verschiedener  Ebnen in     gewünschter    Weise     miteinander    verbunden  werden und die nicht zur Ausbildung des     Leitungsnetz-          werkes    benutzte     Oberfläche    des Trägers 10 als Träger  für Bauelemente zu     benutzen,    die     gleichfalls        in:

      ge  wünschter Weise mit den Anschlusselementen 11 leitend  verbunden werden.     Vorzugsweise    werden in     einem    Ver  fahrensschritt     zumindest        diese        Elemente    vakuumdicht  umschlossen.  



  Die     einzelnen    Leiterzüge das     Leitungsnetzwerkes     können     vorzugsweise    durch stromlose     Abscheidung    von  Kupfer     ausgebildet    werden, jedoch können auch andere  bekannt gewordene Methoden zur     Meitallabscbeidung     erfolgreich benutzt werden. Im folgenden soll beispiels-    weise und anhand der     Fig.        3a-3e    die Ausbildung     des     Schaltungsnetzwerkes beschrieben werden.

   Hierbei soll       die    Ausbildung der Leiterzüge     vermittels        stromloser        Me-          tallabscheidung    aus geeigneten Bädern     erfolgen.    Hierzu  wird zunächst dem Leitermuster     entsprechende    Ober  flächenbezirke von     10a    entweder direkt oder nach dem       Aufbringen        eines        Substrates    für die stromlose Metall  abscheidung aus geeigneten     Metallsulzbädern    aktiviert.

    Dies kann     beispielsweise    durch     Aufdampfen    von Metall       geschehen;        vorzugsweise    jedoch     wird    :die Aktivierung       vermittels    chemischer Prozesse ausgeführt,     beispielsweise     die ganze     Oberfläche    in bekannter Weise mit einer     Zinn-          salzIösung    und anschliessend einer     Palladiumsalzlösung     behandelt bzw.

       eine        Abmischung    aus einer katalytisch  wirkenden Substanz und geeigneten Füllern,     Lösungs-          mitteln,        Kunststoffen    und     Harzen    aufgebracht. Sodann  kann die ganze     Oberfläche        beispielsweise    einem stromlos  Kupfer oder Nickel oder ein anderes gewünschtes Me  tall     abscheidendes    Bad ausgesetzt werden und so mit  einer     Metallschicht    versehen werden     (Fig.    3b).

   Im     An-          schlass    daran wird     sodann    das     eigentliche    Leitermuster       mittels        eines        auf    die unerwünschten     Biezirke    begrenz  ten     Ätzvorganges    ausgebildet.

   Bei dieser     AusfühTungs-          fomn    der     Erfindung        ist    es nicht     erforderlich,    die ganze       Metalla,bscheidung    .stromlos vorzunehmen; nach dem       Ausbilden    einer genügend leitfähigen Schicht kann viel  mehr der weitere     Aufbau    der Metallschicht     vermittels     eines galvanischen Vorganges erfolgen.  



  Als Resultat .dieses     Verfahrensschrittes        ergibt    sich  das     Leitermuster    einer ersten     Leitermusterebene    3c.  Vorzugsweise kann jedoch die katalytisch gemachte       Oberfläche    10a vor dem     Einbringen    in ein stromlos Me  tall abscheidendes Bad mit     Einer    Maske versehen wer  den, die alle nicht     denn        gewünschten        Lelte@rmuster        ent-          sprechenden    Bezirke abdeckt.

   Diese Schicht besteht aus  einem Material, das den nachfolgenden zur Herstellung  des Leitermusters erforderlichen Verfahrensschritten       widersteht;    sie kann aus     einem    sogenannten      Photo-          resist     bestehen oder aus einer in einem geeigneten  Druckverfahren     aufbringbaren    Druckfarbe oder Lack  schicht. Anschliessend wird sodann die derart maskierte  Oberfläche einem stromlos metallabscheidenden Bad       ausgesetzt    und so :das     Leitermuster    ausgebildet.  



  Nach einer     bsvorzugtran    Ausgestaltung der Erfin  dung befinden sich die Leiterzüge in mehreren Ebenen.  Hierzu wird zunächst, die mit dem Leitermuster der  ersten Ebenen 3c versehene     Oberfläche    10a mit einer       Isolier-    und Trennschicht versehen, wobei lediglich jene  Bezirke     ummaskiert    bleiben,

   die     zum    Ausbilden der  Verbindungen zu Leiterzügen des     Leitermusters    der  nächsten Ebene dienen     sollen.    Zu diesem Zweck kann       beispielsweise    die     ganze        Oberfläche    zunächst mit     einem          geeigneten         Photoresist     versehen werden, das     die    er  forderlichen elektrischen     Isoliereigenschaften    besitzt.

         Anschliessend        wird    die     Photoresistschicht    im Photo  druck und Entwicklung von jenen Stellen entfernt, an       denen    Verbindungen hergestellt werden sollen (3e).  Hierauf wird auf der so vorbehandelten Oberfläche das  nächste     Leiterzugmuster    ausgebildet.

   Hierzu     kann    bei  spielsweise .die ganze Oberfläche katalytisch wirksam  gemacht     werden    und     sodann,die    nicht dem     Leitermuster     entsprechenden     Oberflächenbezirke        können    im     Photo-          oder    einem     anderen    Druckverfahren abgedeckt werden,  oder es kann ein dem     auszubildenden        Leitermuster    ent  sprechendes Muster als     Druckbild    hergestellt werden,  wobei die Druckfarbe eine katalytisch wirksame Sub  stanz enthält und für gute     Haftung    sorgt.

        Anschliessend wird das eigentliche Leitermuster  durch stromlose     Metallabscheidung        hergestellt.    Diese       Verfahrensschritte        werden        entsprechend    der     Zahl    der       erwünschten        Leiterzugebenen    wiederholt.  



  In     Ader    vorliegenden Beschreibung     sind    die wesent  lichen     Vorteile        ider        Erfindung    nach dem derzeitigen       Stande    beschrieben. Dennoch wird ,der Fachmann ohne  Schwierigkeit     erkennen,    dass     zahlreiche        weitere        Ausge-          staltungsformen    der     Erfindung        möglich        sind.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Bau- einheiten, die Schaltungsplatten mit elektrischen Leiter zügen sowie aktive oder/und passive elektrische Bau elemente besitzen, dadurch ;

   gekennzeichnet, dass ein plattenförmiger Träger (10) aus Isolierstoff in vorbe- stimmter geomchücheT Anordnung mit diesen Träger durchsetzenden Anschlusselementen (11, 11a) versehen wird, dass auf mindestens .einer der Flächen des Isolier stoffträgers (10) :

   aktive oder/und passive elektrische Bau elemente angebracht werden, dass diese B,auetemente (12) in vorbestimmter Anordnung mit ihnen zugeord netenelektrischen Anschlusselementen (11) elektrisch leitend verbunden werden und dass der Isolierstoffträger (10) als Unterlage (10a) für den Aufbau einer elektri schen Leiteranordnung (13) benützt wird, deren Leiter- züge <I>(14,</I> 15)

   mit ihnen zugeordneten elektrischen Bau elementen sowie mit Anschlusselementen (11.a) ver bunden werden. 1I. Elektrische Baueinheit, hergestellt nach ,dem Ver fahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass sie einen Isolierstoffträger (10) .aufweist, der mit diesen :

   durchsetzenden Anschlusselementen (11,11a) versehen ist, dass weiterhin der Isolerstoffträger (10) als Unterlage für die aktiven oder/und passiven elektri schen Bauelemente (12) benutzt ist, wobei diese mit den ihnen zugeordneten Anschlusselementen (11) elek trisch leitend verbunden sind, und dass,der Isolierstoff- träger (10) als Unterlage (10a)

   für den Aufbau einer elektrischen Lemtewanordmung (13) dient, die elektrische mit ;den aktiven oder/und passiven Bauelementen (12) sowie mit den Anschlusselementen (11a) verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass die .aktiven o@der/und passiven elek trischen Bauelemente (12), beispielsweise unter Ein- schluss ,der entsprechenden Oberflächen des Isolierstoff- trägers (10) vakuumdicht umschlossen werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leiteranordnung (13) als Mehr ebenenschaltung ausgebildet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet dass die Leiteranordnung (13) direkt auf dem Isolierstoffträger (10) vermittels entsprechender aufeinanderfolgender Verfahrensschritte ausgebildet bzw. aufgebaut wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass :die Isolierstoffoberfläche (10) in Be- zirken von Leiterzügen einer ersten Leiterebene (14) mit einer katalytisch wirksamen Schicht versehen wird, welche die Metallabscheidung aus stromlos arbeitenden Metallsalzbädern bewirkt, dann, das Leitermuster der ersten Ebene (14)

   durch Einwirken eines solchen Me- tallsalzbades ausgebildet wird und anschliessend diese Verfahrensschritte zum Aufbau des Leitermusters der nächsten Ebene (15) sowie weiterer Ebenen, entspre chend der Zahl der .gewünschten Ebenen, wiederholt wird, wobei jeweils zuvor die ausgebildete Leiteranord nung bzw.

   Ebene mit einer Isolierstoffschicht versehen wird, die lediglich. jene Bezirke unbedeckt lässt, n de nen Verbindung zwischen Leiterzügen verschiedener Leiterebenen erfolgen soll. 5. Verfahren nach Unteranspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch wirksame Schicht durch Metallaufdampfen hergestellt wird.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass zunächst die ganze, als Träger des Leitermusters dienende Oberfläche des Trägers (10) mit einer katalytisch wirksamen Schicht versehen wird, die so vorbereitete Oberfläche in einem stromlos Metall ab scheidenden Bad mit einer Metallschicht versehen wird, hierauf diese Metallschicht, beispielsweise durch Ätzen, aus jenen Bezirken entfernt wird,

   die nicht gewünschten Leiterzügen (14) entsprechen und dass d lese Verfahrens schritte, entsprechend der Zahl .der gewünschten Ebenen mit Leiterzügen, ,gegebenenfalls mehrmals wiederholt werden, wobei jeweils zuvor jede ausgebildete Leiter ebene mit einer Schicht versehen wird, die die elektrische Isolierung zur nächsten Leiterebene bewirkt und ledig- lich jene Bezirke frei lässt,

   die zur Verbindung zwi schen Leiterzügen (14, 15) verschiedener Ebenen dienen. 7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die stromlos hergestellte Metall schicht galvanisch verstärkt wird. B.

   Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die mit dem Leiternetzwerk (13) zu versehende Isolierstoffträger-Oberfläche (10a) zunächst, beispielsweise im Siebdruckverfahren, mit einer Schicht versehen wird, die dein herzustellenden Leitermuster (14) der ersten Ebene entspricht und aus einem Material 'besiteht oder ein Material fein verteilt enthält,

   das kataly tisch auf die Metallabschcidung stromlos arbeitender Metallisierungersbäder wirkt, anschliessend @die derart vor bereitete Oberfläche einem solchen Metallisierungsbud ausgesetzt wird, um derart die gewünschten Leiterzüge (14) herzustellen, und schliesslich diese Verfahrens schritte entsprechend der Anzahl der gewünschten Lei terebenen wiederholt werden, wobei jedoch jeweils jede fertiggestellte Leiterebene zuvor mit einer Isolierstoff abdeckschicht versehen wird,

   die jene Bezirke unbedeckt lässt, die zur Verbindung zwischen Leiterzügen ver schiedener Ebenen dienen und im übrigen die Leiter züge benachbarter Ebenen voneinander isoliert.