ES2207708T3 - Metodo de utilizacion permanente de un material segun un eje z. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION ESTA RELACIONADA CON UN SISTEMA Y UN METODO PARA REALIZAR EL EXAMEN DE FIABILIDAD DE LOS DISCOS DE SEMICONDUCTORES, Y PARTICULARMENTE, UN APARATO DE FRITADO MUY PLANO Y UN METODO PARA USARLO EN EL FRITADO NIVELADO DE DISCOS (WLBI), EL FRITADO DE MATRICES CUADRICULADAS (DDBI) Y EL FRITADO DE MATRICES EMPAQUETADAS (PDBI). EL SISTEMA DE FRITADO SE COMPONE DE UN SUSTRATO DE FRITADO DE BASE PLANA, UN MIEMBRO CONECTOR EN EL EJE Z TEMPORAL Y UNA HOJA DE CONTACTO NIVELADO DE DISCOS EN EL EJE Z CONECTADA ELECTRICAMENTE A OTRA PARA EXAMINAR DISCOS, MATRICES CUADRICULADAS, Y COMPONENTES ELECTRONICOS EMPAQUETADOS, SU MONTAJE Y USO.

Description

Método de utilización permanente de un material según un eje Z.

La presente invención se refiere a un método para conformar una lámina de contacto al nivel de la oblea.

Los fabricantes de semiconductores que producen chips de circuitos integrados comienzan fabricando obleas de semiconductor. Cada oblea tiene típicamente un diámetro de 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm o 300 mm, y contiene cualquier número desde uno hasta varios miles de chips o piezas de troquelado en la oblea. Una vez completada la fabricación de la oblea, los chips o piezas de troquelado se obtienen por corte o son "fragmentadas" a partir de la oblea y pueden montarse más adelante para formar un solo chip o paquetes de múltiples chips para su implementación en una placa de circuito impreso o en otras aplicaciones.

Una vez completada la fabricación de una oblea, es la práctica habitual comprobar cada chip o circuito integrado de la oblea con el fin de determinar si cada uno de los chips, tal y como se ha fabricado, satisface desde el punto de vista eléctrico los criterios de diseño, cumple los criterios de rendimiento o comportamiento del sistema en el cual se ha de instalar el chip, y será fiable en su funcionamiento. Si un chip no supera el ensayo eléctrico o el ensayo de fiabilidad, el chip no es adecuado para su implementación en un sistema sin haber sido antes reparado o sin haber dispuesto características de redundancia que se puedan haber diseñado para el interior del chip. El ensayo de rendimiento o comportamiento de los chips puede utilizarse para agilizar la clasificación de los chips en diferentes categorías adecuadas para distintas aplicaciones, y venderlos a precios diferentes.

El ensayo de fiabilidad se utiliza para separar los chips que tienen una vida útil indeseablemente corta. Típicamente, un porcentaje significativo de un grupo de chips fallará prematuramente en relación con su vida útil debido a condiciones marginales o circunstanciales producidas durante la fabricación. De forma subsiguiente, un porcentaje muy pequeño del grupo fallará durante un periodo prolongado o adicional de uso de los chips. La selección por fiabilidad de los chips de semiconductor se lleva a cabo, típicamente, mediante un procedimiento que consiste en suministrar configuraciones o patrones de señal de ensayo a los chips ensayados con el fin de estimular repetidamente todos los dispositivos y cables contenidos en un chip, y se realiza, típicamente, a temperaturas elevadas, al objeto de simular los primeros seis meses de funcionamiento. En consecuencia, el procedimiento de separación se conoce como "quemado" o envejecimiento térmico.

Los chips sometidos a quemado tienden a producir fallos acelerados. Dos ejemplos de tales fallos son el fallo inducido por contaminación en las interfaces de conducción o transferencia, en las puertas y en las uniones, así como en los cables de metal conformados de manera defectuosa durante la fabricación, los cuales pueden quedar estrangulados hasta regiones muy delgadas del orden del 50% de la anchura de diseño, la cual varía dependiendo de la tecnología y del tiempo, pero en la actualidad es 0,35 \mum. El metal de estas regiones estranguladas tenderá a desviarse en la dirección del flujo de la corriente eléctrica en virtud de un mecanismo conocido como electro-migración, en el cual la tasa o velocidad de la desviación es directamente proporcionar a la densidad de corriente y se ve acelerada por una temperatura elevada. Cuando se produce la suficiente electro-migración, se produce un estado de circuito abierto en la región estrangulada del metal, lo cual provocará un fallo lógico del chip para algunas configuraciones de señal de ensayo. Las regiones de óxido de puerta en las que se forman los transistores utilizando tecnología de transistores FET (transistores de efecto de campo - "Field Effect Transistors") son también una fuente frecuente de fallos en la fiabilidad. El espesor de una región de óxido de puerta de un transistor debe controlarse de forma que no salga de tolerancias precisas. Si la región de óxido de puerta de uno o más transistores de un chip, tal como se ha fabricado, es demasiado delgada, el óxido de puerta puede sufrir disrupción o avalancha debido a los elevados campos eléctricos que se dan dentro del transistor cuando se aplican las configuraciones de ensayo al chip. Al producirse el fallo, la salida correspondiente a las configuraciones de ensayo evidenciará un fallo.

Si bien es muy apreciado, el procedimiento de quemado ha venido siendo a lo largo de los años un proceso que requiere para su aplicación un tiempo largo y que resulta caro para los fabricantes de semiconductores. El quemado actual se lleva a cabo típicamente en circuitos integrados a temperaturas comprendidas entre 90ºC y 125ºC, en un tiempo cualquiera de entre 24 y 168 horas. Obviamente, esta baja velocidad del ensayo de fiabilidad impide una producción a gran escala de semiconductores con capacidad de funcionamiento y añade un tremendo coste.

Muchos fabricantes han llevado a cabo tentativas para acometer el bajo volumen de producción de los procedimientos de quemado conocidos creando placas de quemado sobre las cuales se colocan muchas piezas de troquelado formando paquetes de chips, y disponiendo a continuación los paquetes en receptáculos o cavidades situadas sobre las placas de quemado. A continuación, cada chip de la placa de ensayo se comprueba simultáneamente por medio de las configuraciones de ensayo, a temperaturas elevadas. De esta forma, se someten a quemado muchos chips de una sola vez. Estos sistemas reducen, efectivamente, el tiempo requerido para el quemado de un gran volumen de chips. Sin embargo, el coste añadido de empaquetar piezas de troquelado defectuosas o poco fiables constituye una deficiencia significativa de tales procedimientos de quemado conocidos.

Se requiere el quemado de piezas de troquelado desnudas o al descubierto (BDBI - "Bare Die Burn-In") para proporcionar determinaciones de Pieza de troquelado Buena Conocida (KGD - "Known Good Die") para módulos de múltiples chips (MCM's - "Multi-Chip Module's") y otras aplicaciones de pieza de troquelado desnuda, tales como las placas portadoras de chips (COB - "Chip-on-board"). Sin el quemado de piezas de troquelado desnudas, la producción de MCM's (y de otras aplicaciones de piezas de troquelado desnudas) se ve fuertemente perjudicada, lo que da lugar a unos costes de fabricación más altos. La BDBI actual ha sido caracterizada por la Texas Instruments como el producto de nombre "Die Mate"®, en el cual una pieza de troquelado desnuda se coloca dentro de un empaquetamiento temporal y se lleva a cabo el ensayo de quemado. Las etapas de alineación y manejo requeridas en este procedimiento suponen un incremento de los costes, de la complejidad del procedimiento y del tiempo necesario si se desea proporcionar piezas de troquelado desnudas que sean fiables o "de bondad reconocida".

Otra técnica para mejorar la capacidad de producción del procedimiento del quemado consiste en llevar a cabo el quemado en la totalidad o en ciertas partes de obleas completas que contienen circuitos integrados o chips aún no separados por corte o troquelado. Este procedimiento se conoce como quemado al nivel de la oblea (WLBI - "Wafer Level Burn-In"). En el quemado al nivel de la oblea, unos terminales eléctricos procedentes de un aparato de ensayo se llevan a contacto íntimo con pestañas o plaquitas de contacto de uno o más chips. Es, por tanto, menos destructivo que soldar los chips en una placa de quemado. Sin embargo, se presentan problemas relativos a la planitud o lisura de los terminales eléctricos del aparato de ensayo y al desajuste entre los coeficientes de dilatación térmica del aparato de ensayo y de la oblea que está siendo ensayada.

Estos problemas han sido acometidos hasta la fecha por medio de diversas técnicas diferentes. Por ejemplo, la industria se sirve de un material conocido como CIC, que consiste en un estratificado a alta presión y a elevada temperatura de cobre sobre la cara externa de una lámina interior de INVAR. Una de las desventajas de este material es que el espesor máximo que se puede obtener con él se encuentra en láminas con un espesor de 1,58 mm (62 mils (milésimas de pulgada)). Una segunda desventaja es que, cuando se fabrica el CIC, éste se enrolla en un gran carrete. Como consecuencia de ello, el material, yendo desde el exterior al interior del carrete, tiene una deformación plástica diferente y, por tanto, distinto radio de curvatura.

Otra desventaja del CIC enrollado es que, con el fin de conseguir el espesor y lisura deseados, deben estratificarse conjuntamente cuatro piezas de CIC. Debe existir un número par de capas de CIC porque de otro modo podría haber dos capas curvadas hacia abajo y podría haber una curvada hacia arriba. Esto daría lugar a un desequilibrio en un sentido o en el otro. Por tanto, el número de láminas de CIC debe ser un número par - 2, 4 ó 6. La desventaja de utilizar tantas láminas de CIC es que, puesto que el CIC es muy denso, cuanto más gruesa es la base más pesada llega a ser.

Otra desventaja del sistema CIC es que, tal y como se fabrica, existe una pieza individual de cobre sobre los dos lados del INVAR 36 que es conducido a someterse a un procedimiento de estratificación a través de rodillos. El espesor del cobre desde la parte superior a la parte inferior cambia. Como consecuencia de los diferentes espesores, se produce un pandeo o combadura por la diferencia de tensiones desde la parte superior a la inferior, lo cual es muy dañino durante las fluctuaciones térmicas. El espesor del CIC podría modificarse también a medida que se progresa a través del procedimiento. No se puede reducir por mecanizado el CIC hasta proporcionarle un espesor constante, debido a que se eliminaría por mecanizado más cantidad de un lado que del otro.

Otra desventaja del sistema de CIC es que el material que tiene el coeficiente de dilatación térmica más elevado (CTE - "Coefficient of Thermal Expansion"), el cobre, está situado en el exterior. Como consecuencia de ello, se generan unas tensiones mayores con el CIC.

Una técnica que se utiliza para establecer el contacto con una oblea se sirve de terminales eléctricos, tales como las barritas de ensayo con forma de S o puntas Pogo®. Provisto de las barritas de ensayo de filamento con forma de S y susceptible de doblarse, el aparato de ensayo se sitúa en proximidad con la oblea, y las barritas de ensayo con forma de S son comprimidas hacia atrás en dirección al aparato de ensayo. Puede entonces variarse la altura del aparato de ensayo sobre la oblea con el fin de garantizar el contacto entre cada una de las barritas con forma de S y las pestañas o plaquitas de contacto situadas en los chips de la oblea, a pesar de la falta de lisura del aparato de ensayo y/o de la oblea. Sin embargo, las barritas de ensayo con forma de S resultan difíciles de alinear con las plaquitas de contacto de los chips existentes en la oblea debido a que sufren cambios de desplazamiento en las direcciones X e Y, así como una compresión según la dirección Z. Asimismo, el número de puntas utilizadas puede ser del orden de 20.000 a 40.000, o incluso más, dependiendo del número de piezas de troquelado por cada oblea y del número de contactos por pieza de troquelado, por lo que se incrementa la probabilidad de una desalineación y una falta de coincidencia de las puntas.

Las puntas Pogo® adolecen de desventajas similares a las de las barritas de ensayo con forma de S. Si bien las puntas Pogo® son compresibles, y, por tanto, compensan algunas diferencias de lisura entre el substrato de quemado y la oblea que está siendo ensayada, las puntas Pogo® suponen un reto en cuanto a su alineación debido a que las puntas Pogo® deben ser fijadas en un elemento de sujeción que las mantenga en su lugar. El mecanizado con máquina-herramienta puede dar lugar a orificios en posiciones ligeramente diferentes como consecuencia de las tolerancias normales.

Otra técnica para el quemado al nivel de la oblea se describe en la Patente norteamericana Nº 5.541.524, expedida a nombre de Tuckerman et al. Se describe en ella un procedimiento para crear un substrato de quemado que presenta plaquitas de contacto metálicas que se fabrican por estampación. De forma subsiguiente, se dispone un punto de soldadura en la parte superior de las plaquitas estampadas. Las partes superiores de los puntos de soldadura se llevan entonces a contacto con las plaquitas de los chips o circuitos integrados en el curso del ensayo de quemado. Aquí, las partes superiores de los puntos de soldadura pueden no ser substancialmente planas, y deben deformarse al entrar en contacto con las pestañas o plaquitas de los chips. Así pues, con el fin de conseguir el contacto entre todas las partes superiores de los puntos de soldadura y las plaquitas de los chips, deben aplicarse fuerzas compresivas que podrían dañar algunas porciones las plaquitas de los chips. Además, las partes superiores de los puntos de soldadura deben reelaborarse periódicamente fundiéndolas de nuevo para darles una forma semiesférica, a fin de garantizar la integridad del quemado. Sin embargo, esto sólo puede utilizarse para ensayar las obleas que son menores que el aparato. En la actualidad, el sistema puede ensayar tan solo obleas de 150 mm si el aparato ha sido fabricado sobre una oblea de 200 mm, lo que no proporciona ninguna solución para el ensayo de las obleas de 200 mm.

Otra técnica para el quemado al nivel de la oblea se describe en la Patente norteamericana Nº 4.968.931, expedida a Littlebury et al. En ella, una pieza de ensayo de membrana flexible, que tiene una pluralidad de plaquitas o pestañas de contacto, es comprimida contra una oblea que tiene circuitos integrados provistos de plaquitas de chip dispuestas en coincidencia. Una vejiga hinchable se ha colocado por detrás de la pieza de ensayo de miembro flexible con el fin de llevar las pestañas de contacto de la pieza de ensayo a contacto con las plaquitas de contacto del chip. Sin embargo, la vejiga tan sólo puede compensar las grandes irregularidades en la lisura. A medida que se infla la vejiga, la membrana se estira, lo que hace que se desplacen los puntos de contacto. De esta forma, el alineamiento resulta difícil. Asimismo, tan sólo es posible implementar un número limitado de pistas para conducir las señales desde la oblea hasta los equipos electrónicos de ensayo, lo que limita seriamente la complejidad del sistema. Además, el sistema tiene un elevado coeficiente de dilatación térmica, lo que da lugar a una variación de la posición durante el envejecimiento térmico.

En la Patente norteamericana Nº 5.498.467 se describen interconexiones efectuadas por medio de un material que conduce la electricidad selectivamente en un eje Z.

Así pues, existe la necesidad de proporcionar un dispositivo de quemado al nivel de la oblea que sea muy plano y adaptable en su forma, pero que al mismo tiempo mantenga la integridad estructural de los contactos del dispositivo con vistas al contacto con las plaquitas de chip situadas en una oblea. Existe también la necesidad de un sistema de quemado o envejecimiento térmico que elimine la necesidad de un nuevo licuado de los puntos de soldadura, o de su limpieza. Existe también la necesidad de proporcionar un dispositivo de quemado que tenga contactos, tales como topes, que estén configurados uniformemente, dispuestos de forma precisa, y presenten un alto grado de integridad estructural, a fin de acoplarse a los contactos de una oblea o de la placa que se está sometiendo a ensayo. Existe, adicionalmente, la necesidad de proporcionar un dispositivo de quemado provisto de una base que tenga un bajo coeficiente de dilatación térmica, que se ajuste a la oblea que se está sometiendo a ensayo y que sea capaz de quemar o envejecer térmicamente con éxito obleas de gran diámetro a temperaturas elevadas de hasta 150ºC, e incluso tan altas como 200ºC. La presente invención se refiere a un método para formar una unidad de lámina de contacto al nivel de la oblea, estratificada según su eje Z y reutilizable.

El substrato de quemado y la lámina de contacto al nivel de la oblea se conectan eléctricamente entre sí a través de recorridos según el eje Z, conductores y conformados con formas irregulares, los cuales se extienden a través del espesor del miembro dispuesto según el eje Z y adaptable en su forma que se encuentra intercalado entre ellos. Los recorridos según el eje Z están aislados eléctricamente unos de otros en las direcciones de los ejes X e Y.

Una señal de ensayo procedente del substrato de quemado se transporta al componente que está siendo protegido o apantallado a través de los topes situados en la superficie inferior de la lámina de contacto al nivel de la oblea, los cuales están comunicados, a través de aberturas, y en contacto con el componente que está siendo protegido o apantallado. Cada tope tiene, en su extremo superior, una plaquita de entre 0,10 y 0,20 mm (entre 4 y 8 mils), y finaliza en una punta que tiene una configuración substancialmente plana y un diámetro superficial del orden de aproximadamente entre 8 \mum y 50 \mum (entre 0,25 mils y 2 mils), y, preferiblemente, entre aproximadamente 0,5 mils y 2 mils (entre aproximadamente 12 \mum y 50 \mum. De esta forma, la relación entre la dimensión de la plaquita y la dimensión de la punta está comprendida entre 2:1 y 32:1, preferiblemente entre 4:1 y 32:1.

La unidad de lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada presenta unas superficies superior e inferior, e incluye una pluralidad de topes conductores configurados de manera uniforme en su superficie inferior, susceptibles de alinearse con, y en correspondencia con, las plaquitas de contacto de un circuito integrado u otro componente electrónico. La configuración geométrica de la punta del tope es la suficiente como para perforar una capa de óxido que se ha formado sobre la plaquita de contacto del componente semiconductor. La lámina de contacto estratificada incluye adicionalmente una pluralidad de plaquitas de contacto sobre su superficie superior, cada una de las cuales está conectada eléctricamente de forma individual a un tope conductor correspondiente a través de una capa porosa de celda abierta que tiene una conductividad selectiva según su eje Z.

La unidad de base tiene capas de equilibrado dispuestas sobre una porción superior de la misma, así como una capa de circuitos dispuesta sobre una porción inferior de la misma. La unidad de base comprende un grado de lisura que es menor que 0,833 mm por metro lineal (0,01 pulgadas por pie lineal), y preferiblemente de 0,0833 mm por metro lineal (0,001 pulgadas por pie lineal). La capa de equilibrado puede incluir capas "de relleno" o falsas con el fin de desplazar y equilibrar las capas de circuito. Una pluralidad de primeros y segundos terminales forman parte de la capa de circuitos, de tal manera que los primeros terminales están conectados a un miembro de forma adaptable y conductor selectivo de la electricidad según el eje Z, el cual puede contener opcionalmente un elastómero. Los segundos terminales son susceptibles de conectarse a un generador de señales de ensayo y a los primeros terminales.

El miembro de forma adaptable y conductor selectivo de la electricidad según el eje Z se coloca entre la superficie inferior de la unidad de base y la superficie superior de la unidad de lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada. El miembro conductor selectivo de la electricidad comprende un material poroso y plano, de celda abierta, que presenta ejes X, Y y Z, con unas zonas o áreas en sección transversal definidas verticalmente que están aisladas eléctricamente en las direcciones de los ejes X e Y. Las áreas en sección transversal se extienden desde uno de los lados del material hasta el otro lado y están cubiertas con un metal conductor, por lo que son capaces de conectar eléctricamente los primeros terminales con plaquitas de contacto correspondientes situadas en la unidad de lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada.

El miembro conductor selectivo de la electricidad utilizado en el método de la presente invención puede contener un elastómero en el material poroso. Cuando se utiliza un elastómero en combinación con el sustrato poroso, el miembro temporal tiene mayor capacidad de reutilización y es menos adaptable en su forma que un miembro con anisotropía según el eje Z que carece de elastómero.

En general, el apantallamiento o protección de quemado de los componentes electrónicos incluye la colocación de una unidad de quemado en un entorno de temperatura controlada, de modo que los topes conductores que penden hacia abajo pueden ser conectados a plaquitas conductoras correspondientes de un componente electrónico que ha de ser apantallado. Cuando se genera la señal de ensayo, ésta se transporta, a través de la unidad de quemado, hasta las plaquitas conductoras del componente electrónico. El apantallamiento se realiza habitualmente a una temperatura de al menos 90ºC, y, preferiblemente, de entre 125ºC y 200ºC, durante entre 8 y 168 horas, y, preferiblemente, entre 8 y 24 horas. El tiempo de apantallamiento depende de la temperatura del quemado o envejecimiento térmico, de manera que cuanto más bajas son las temperaturas, el tiempo de quemado es más largo. Las señales de ensayo son transmitidas desde dicho terminal a los primeros terminales, a un primer conjunto de recorridos conductores según el eje Z y un segundo conjunto de recorridos conductores según el eje Z, a través de topes conductores. Se describirán a continuación ejemplos proporcionados con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 ilustra una oblea que tiene una pluralidad de chips de circuito integrado formados en la misma, de manera que cada chip incluye una configuración de plaquitas de contacto para la conexión eléctrica con el chip.

La Figura 2 muestra un dispositivo de quemado para el quemado al nivel de la oblea, con los topes conductores de la lámina de contacto estratificada resaltados o elevados antes del contacto con la oblea.

La Figura 3 ilustra el dispositivo de quemado de la Figura 2, con los topes conductores de la lámina de contacto estratificada en contacto íntimo con las plaquitas de contacto de la oblea.

La Figura 4 ilustra una realización alternativa de un dispositivo de quemado o envejecimiento térmico, en la cual el contacto íntimo entre la lámina de contacto estratificada y la oblea que se está sometiendo a ensayo se controla por medio de una vejiga de equilibrado.

La Figura 5 ilustra la unidad de base provista de capas "de relleno" para equilibrado superiores y capas "de circuito" válidas, situadas inferiormente.

La Figura 6 ilustra una unidad de base que tiene capas de señal, una capa de base de CTE (coeficiente de dilatación térmica) bajo y cinco capas de equilibrado.

La Figura 7 ilustra una vista en sección transversal de la capa de plaquitas, que muestra las plaquitas de contacto y los orificios de comunicación practicados a través de una capa dieléctrica.

La Figura 8 muestra una vista de una capa de señal, que ilustra las pistas de señal que se han dispuesto sobre una capa dieléctrica.

La Figura 9 muestra una vista en sección transversal tomada a través de la capa de base de CTE bajo, que ilustra las capas que la componen.

Las Figuras 10-12 muestran esquemáticamente la formación de recorridos irregulares según el eje Z, los cuales se extienden a través de un substrato poroso de celda abierta.

La Figura 13 ilustra un substrato poroso que tiene recorridos conductores de la electricidad, dispuestos según el eje Z y aislados, los cuales se extienden a través de todo el espesor del substrato y terminan en los contactos de superficie conductora.

La Figura 14 es una micrografía electrónica de barrido de un material de ePTFE (politetrafluoroetileno expandido) que se utiliza para preparar un material con anisotropía según el eje Z (o de eje Z) que tiene una densidad de 0,22 g/cm^{3}, un espesor de 76 \mum y un porcentaje de volumen de huecos de aire del 70%.

La Figura 15 es una micrografía electrónica de barrido de un material de ePTFE que se utiliza en la preparación de un material de eje Z que tiene una densidad de 0,40 g/cm^{3}, un espesor de 40 \mum y un porcentaje de volumen de huecos de aire del 20%.

La Figura 16 es una micrografía electrónica de barrido de un material de ePTFE que se utiliza para preparar un material de eje Z que tiene una densidad de 0,35 g/cm^{3}, un espesor de 100 \mum y un porcentaje de volumen de huecos de aire del 70%.

La Figura 17 es una micrografía electrónica de barrido de un material de ePTFE que se utiliza para preparar un material de eje Z que tiene una densidad de 0,20 g/cm^{3}, un espesor de 150 \mum y un porcentaje de volumen de huecos de aire del 70%.

La Figura 18 muestra una plaquita de 0,20 mm (8 mils) sobre un material de eje Z.

La Figura 19 muestra un conjunto de plaquitas de 0,20 mm (8 mils) dispuestas con un paso o distancia entre ellas de 0,38 mm (15 mils) sobre un material de eje Z.

Las Figuras 20-34 ilustran la secuencia de procedimiento para formar la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 35 es una micrografía electrónica de barrido de un tope formado sobre la lámina de contacto al nivel de la oblea, formada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 36 muestra una vista aumentada de la abertura o paso y del material fotorresistente circundante destinados a formar un tope conductor sobre la lámina de contacto al nivel de la oblea, formada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 37 muestra un tope conductor aislado y sus dimensiones.

La Figura 38 muestra una micrografía electrónica de barrido de un material de ePTFE que se utiliza en la preparación de un compuesto de relleno adhesivo.

El aparato de quemado incluye: (1) una unidad de substrato de quemado que tiene una base de elevado grado de planitud o lisura; (2) una unidad de miembro con anisotropía según el eje Z (o de eje Z), adaptable en su forma y reutilizable, que contiene opcionalmente un elastómero; y (3) una unidad de lámina de contacto al nivel de la oblea, estratificada según el eje Z y reutilizable, todos ellos formando un conjunto apilado, así como su ensamblaje. La unidad de substrato de quemado, que contiene capas de circuitos dispuestas sobre una porción o superficie inferior de la misma, así como la lámina de contacto al nivel de la oblea, se conectan eléctricamente entre sí cuando el miembro según el eje Z, adaptable en su forma y reutilizable se coloca entre las mismas.

En la Figura 1 se muestra una oblea de semiconductor 1 que tiene una pluralidad de chips 2. La oblea 1 puede ser una oblea de silicio o de cualquier otro material adecuado, tal como el germanio, el germaniuro de silicio, el carburo de silicio, el arseniuro de galio, el selenio, el teluro, InSb, BP, CdS, ZnSe, ZnTe, PbS, InP, PbSe, PbTe, InAs, GaSb, ZnS y Bi_{2}Te_{3}. Cada chip 2 situado en la oblea 1 tiene una pluralidad de plaquitas de contacto 3 que se llevan a contacto eléctrico con el aparato de ensayo que se va a describir durante el ensayo. Los chips 2 pueden ser chips de memoria, tales como, si bien no se limitan a éstos, memorias de acceso aleatorio dinámicas (DRAM's - "Dynamic Random Access Memory"), circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC's - "Application Specific Integrated Circuit"), chips analógicos, o bien cualquier combinación de los mismos. Los chips 2 se disponen típicamente en columnas 4 o en filas 5 sobre la oblea, de tal forma que, al completar el ensayo, los chips pueden ser cortados o "fragmentados" a partir de la oblea mediante serrado a través de los canales. De forma subsiguiente, los chips sueltos o separados por fragmentación son utilizados en las diversas aplicaciones componiéndolos en módulos de un solo chip (SCM - "Single Chip Module"), en módulos de múltiples chips (MCM - "Múltiple Chip Module"), o bien motándolos directamente sobre una placa de circuito impreso (COB).

El modo de ensayo previo del aparato de quemado puede observarse en la Figura 2. El aparato de quemado 6 incluye una unidad de base 7, un miembro 8 selectivamente conductor según el eje Z, el cual puede contener un elastómero, una lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9,un yunque o mandril 15 destinado a recibir una oblea de semiconductor 1, y un generador de señal de ensayo 10. La unidad de base 7 tiene una estructura de elevada lisura y está situada por encima de la oblea 1, de tal forma que se extiende más allá del borde o los bordes de la oblea 1.

La unidad de base incluye una superficie superior 11 y una superficie inferior 12. La superficie inferior 12 incluye una pluralidad de primeros terminales 13 y de segundos terminales 14. Los primeros terminales 13 y los segundos terminales 14 están conectados eléctricamente entre sí dentro de la unidad de base 7.

Los primeros terminales 13 están agrupados en el centro de la unidad de base 7, por encima de la oblea 1, y aquélla tiene una configuración correspondiente a la configuración de las plaquitas de contacto de los chips 2 situados sobre la oblea 1. Los segundos terminales 14 se encuentran también sobre la superficie inferior 12 de la unidad de base 7, y están agrupados fuera del contorno de los primeros terminales 13. Los segundos terminales 14 pueden formar un anillo en torno a los primeros terminales 13, pueden estar agrupados substancialmente en uno de los lados de los primeros terminales, o bien pueden estar distribuidos sobre toda la superficie inferior 12 de la unidad de base 7, fuera del agrupamiento de los primeros terminales 13. Los segundos terminales 14 son susceptibles de conectarse al generador de señal de ensayo 10 en los contactos.

Un marco de guía 16 encierra el sistema de quemado e incluye un mecanismo 17 que puede aplicar presión a la base 7 con el fin de acoplarse al material de eje Z 8 y a la lámina de contacto 9, de tal manera que los topes 18 dispuestos en la misma se acoplen a las plaquitas situadas en la oblea 1. Los topes se observan mejor en las Figuras 34 y 35.

Como se muestra esquemáticamente en la Figura 3, la conexión entre los terminales 14 y el generador 10 puede llevarse a cabo por medio de miembros resaltados que terminan en una pluralidad de puntas comprimibles 21, tales como puntas Pogo® o puntas con forma de S, situadas sobre una superficie superior 20. Las puntas comprimibles 21 están conectadas eléctricamente, a través de los miembros resaltados, al generador de señal de ensayo 10, y están dispuestas en una configuración que coincide con la configuración de los segundos terminales 14 situados en la unidad de base 7.

La lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, formada de acuerdo con la presente invención, puede tener substancialmente el mismo tamaño que la oblea 1, y tiene plaquitas de contacto 20 que están dispuestas en una configuración que se corresponde con los primeros terminales 13 y con las plaquitas de contacto 3 situadas sobre la oblea 1. Los terminales 13 son plaquitas de contacto que están formadas a partir de al menos una lámina de metal, tal como cobre, níquel, oro, platino, paladio o cobalto, con un espesor de entre 1 \mum y 50 \mum, y con dimensiones de entre 25 \mum x 25 \mum y 250 \mum x 250 \mum, y cualquier forma que se desee.

Las plaquitas de contacto 20 situadas sobre la superficie de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9 se alinean con los primeros terminales 13 de la unidad de base 7 y se fijan temporalmente a la superficie inferior de la unidad de base por medio del miembro selectivamente conductor 8. El miembro selectivamente conductor 8 proporciona un contacto eléctrico entre los primeros terminales 13 de la unidad de base 7 y las plaquitas de contacto 20 de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9.

La lámina de contacto 9 al nivel de la oblea tiene también topes resaltados 18 situados en una superficie inferior de la misma, los cuales terminan en unas puntas que tienen un diámetro de entre 0,0064 y 0,0128 mm (entre 0,25 y 2,0 mils). Los topes resaltados 18, que se observan mejor en las Figuras 34 y 35, están identificados por la referencia numérica 67. Los topes resaltados 18 tienen una configuración que se corresponde con la de las plaquitas de contacto 3 situadas sobre la oblea 1, y se conectan eléctricamente de forma individual a las plaquitas de contacto 20 situadas sobre la superficie superior de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, como mejor se observa en la Figura 34.

Cuando se coloca una oblea 1 sobre el yunque 15, la oblea 1 se alinea de tal forma que la configuración de las plaquitas de contacto 3 sobre la oblea 1 se corresponde con la configuración de topes resaltados 18 situados sobre la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9. La alineación puede llevarse a cabo por medio de cualquiera de diversas técnicas, incluyendo el alineamiento óptico, el alineamiento por infrarrojos, el alineamiento por rayos X, o bien el alineamiento mecánico, tal como utilizando cavidades o huecos formados en la lámina 9 de contacto al nivel de la oblea, los cuales coinciden con los salientes existentes en la oblea 1 (no mostrados). La oblea 1 puede mantenerse en el yunque 15 por medio de un marco de guía mecánico 16 y 17, al crear un vacío (no mostrado) entre la oblea 1 y el yunque 15, o bien por acoplamiento mecánico.

La Figura 3 ilustra el aparato de quemado de la Figura 2, en el cual los topes resaltados 18 de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9 han sido llevados a contacto con los pasadores compresibles 21 situados en el generador de señal de ensayo 10. Alternativamente, el contacto puede establecerse por medio de un pistón que empuje los topes resaltados del dispositivo de quemado contra las plaquitas de contacto 3 de la oblea 1, y los segundos terminales 14 contra los pasadores compresibles 21 del generador de señal de ensayo 10. El contacto puede establecerse creando un vacío entre el miembro resaltado o elevado del generador de señal de ensayo y la unidad de base.

Un elemento de calentamiento (no mostrado) puede ser incluido dentro del yunque 15 para suministrar calor a la oblea 1, a fin de elevar la temperatura de los circuitos integrados situados en los chips 2 que se ensayan hasta alcanzar la temperatura de envejecimiento térmico deseada. En los casos en que existan chips de elevada potencia sobre la oblea, el calor producido por los chips 2 que se someten a ensayo puede elevar la temperatura de los circuitos integrados por encima de la temperatura de quemado deseada. En tal caso, la oblea puede refrigerarse por soplado de aire frío sobre la oblea, por la inclusión de un elemento de refrigeración en el yunque 15, o por muchas otras técnicas conocidas. Alternativamente, puede situarse todo el marco de guía dentro de un entorno de temperatura controlada, a fin de proporcionar las elevadas temperaturas requeridas para los procedimientos de quemado o envejecimiento térmico. Las técnicas para controlar la temperatura en la fabricación y el ensayo de semiconductores son bien conocidas.

La Figura 4 ilustra un ejemplo en el cual la fuerza compresiva que se aplica al dispositivo de quemado 6 es suministrada por una vejiga hinchable 24 que tiene una fuente de fluido (no mostrada) que se aporta a través de un conducto de válvula 25. El inflado puede efectuarse con un líquido o un gas, y puede tender a compensar cualquier inclinación o basculamiento del dispositivo de quemado con respecto a la oblea que se está ensayando.

En otro ejemplo, el generador de señal de ensayo 10 puede acoplarse a los segundos terminales 14 mediante una variedad de técnicas, incluyendo el uso de un conectador rígido o una cinta conductora flexible. Los segundos terminales 14 pueden estar situados sobre la superficie 12 del dispositivo de quemado, dispuestos en una configuración substancialmente contenida en el área de la oblea 1 situada por debajo. En estas condiciones, el dispositivo de quemado 6 puede, en sí mismo, no ser de mayor tamaño que la propia oblea.

Unidad de base

La unidad de base se observa de forma óptima en la Figura 5 e incluye una base 25 de alto grado de lisura, formada a partir de un material de bajo coeficiente de dilatación térmica (TEC - "Termal Expansion Coefficient") o que tiene un CTE compuesto y coincidente, obtenido por medio de capas estratificadas de materiales de bajo CTE y de alto CTE. La unidad de base incluye un apilamiento de capas de circuitos verdaderas 26, de manera que cada capa incluye una capa de metal y una capa dieléctrica. La capa 27 de la unidad de base 7 incluye capas "de relleno" o falsas 27 que se utilizan para equilibrar las capas de circuitos 26. La superficie inferior 28 incluye los primeros y segundos terminales 13 y 14.

La Figura 6 ilustra una unidad de base que incluye capas de circuitos auténticas 32, una base 31 de CTE bajo, o base 31, que tiene un CTE compuesto bajo o un CTE coincidente, así como capas de equilibrado 30. La unidad de base 29 tiene una capa de plaquitas 33, tres capas de señal 34, 36 y 37, una capa de núcleo 35, una capa de base de CTE bajo 31, y unas capas de equilibrado 30. Las capas 33-37 forman las capas 26 de circuitos "verdaderos" de la unidad de base 29. El hecho de tener tres capas de señal 34, 36 y 37 facilita el encaminamiento de un gran número de señales entre los primeros y segundos terminales 13 y 14 de la unidad de base 29. La colocación de la capa de núcleo 35 entre las capas de señal proporciona una impedancia predecible para las pistas de señal situadas en cada una de las capas de señal 34, 36, 37, y reduce el ruido eléctrico dentro de la unidad de base 29. La base 31 de CTE bajo restringe la dilatación térmica de la unidad de base 29 y contribuye a mantener un elevado grado de lisura de la unidad de base 29. Si bien las capas auténticas 33-37 y la capa de equilibrado 30 constan de 5 capas, es posible un número mayor o menor de capas.

Las capas de equilibrado 30 se presentan, preferiblemente, en un número tan alto como el número de las capas de circuitos "verdaderas" 26. Las capas de equilibrado deberán ser coincidentes con la densidad del cobre y del dieléctrico de las capas correspondientes dentro de las capas de circuitos "verdaderas" 26 situadas en la cara opuesta de la base 31 de CTE bajo. El hecho de que coincida la densidad a ambas caras opuestas de la base 31 de CTE bajo ayuda a mantener el grado de lisura de la unidad de base 29.

Las capas de equilibrado 30 pueden no contribuir de ningún modo al comportamiento eléctrico de la unidad de base 29, y pueden utilizarse enteramente para mantener el grado de lisura de la unidad de base 29. En consecuencia, las capas de equilibrado 30 pueden ser realizadas en la práctica con capas de señal y capas de núcleo que hayan sido desechadas debido a defectos de fabricación, pero que tengan una densidad substancialmente similar a la de las capas de señal "verdaderas" 34, 35, 37 y a la de las capas de núcleo 35 correspondientes situadas en la cara opuesta de la base de CTE bajo. Sin embargo, las capas de equilibrado podrían ser capas de circulación "verdaderas" adicionales.

La capa de núcleo 35 se forma con una lámina continua de un material conductor estratificada con, o dispuesta formando una capa sobre, una capa dieléctrica. El material conductor puede ser cobre de media onza o cobre de una onza. Puede utilizarse cualquier metal que tenga un CTE elevado, tal como aceros inoxidables, molibdeno, etc., si bien no está limitado a éstos. La lámina del material conductor puede estar configurada como un plano substancialmente continuo, o bien la lámina de material conductor puede consistir en una malla. La capa de núcleo 35 puede estar conectada a los segundos terminales 14 y conducir una tensión tal como la correspondiente a la de alimentación o a la de tierra, a fin de desacoplar el ruido de las pistas de señal 43 situadas sobre las capas de señal 34, 36, 37 (mostradas en la Figura 8). Además, la capa de núcleo 35 proporciona a las pistas de señal 43 situadas por encima o por debajo una impedancia que puede predecirse basándose en la constante dieléctrica del dieléctrico, en la geometría de las pistas de señal 43 y en la altura de las pistas de señal 43 por encima o por debajo del plano del metal de la capa de núcleo 35. La capa de núcleo 35 puede estar perforada con paso de comunicación 41 (mostrados en la Figura 7), lo que permite el acoplamiento eléctrico de las capas de señal 34, 36, 37 situadas en las caras opuestas de la capa de núcleo 35. Además, la capa de núcleo 35 puede estar conectada directamente con los primeros terminales 13 situados en la capa de plaquitas 33, a través de pasos de comunicación 41, a fin de suministrar potencia o conexión a tierra a la oblea 1 que está siendo ensayada.

En otro ejemplo, las capas de equilibrado 30 pueden incorporarse eléctricamente dentro de la unidad de base 29 mediante el encaminamiento de pistas de señales activas sobre las capas de equilibrado, y el acoplamiento de las pistas de señales a los primeros y segundos terminales 13 y 14 por medio de pasos de comunicación 41 practicados a través de la base 31 de CTE bajo, o por medio de un circuito flexible con forma de C que se extiende sobre las superficies superior e inferior de la unidad de base 29. Además, las capas de equilibrado 30 pueden proporcionar soporte a uno o más circuitos, activos o pasivos, lo que facilita el ensayo de quemado o envejecimiento térmico de las obleas.

La Figura 7 ilustra una vista invertida de la capa de plaquitas 33. La capa de plaquitas 33 tiene unas plaquitas de contacto conductoras de la electricidad 38, dispuestas apoyadas en una capa de dieléctrico 39. Las plaquitas de contacto 38 se encuentran repartidas en una superficie 40 de la capa de dieléctrico 39 de la capa de plaquitas 33, e implementan los primeros y segundos terminales 13 y 14 de la unidad de base 7 ó 29. Las plaquitas 38 pueden estar resaltadas sobre la superficie del dieléctrico, tal como se muestra, y pueden tener cualquier forma que se desee, incluyendo la forma circular, rectangular, cónica y trapezoidal. En un ejemplo, las plaquitas de contacto 38 son circulares y están fabricadas de una capa inferior de cobre provista de un revestimiento exterior de níquel o de oro con el fin de resistir la corrosión y reducir la resistencia del contacto Sin embargo, el material exterior puede ser cualquier metal noble, tal como el paladio o el platino, si bien no está limitado a éstos. De forma similar, la capa exterior de metal de las plaquitas de contacto 38 puede ser también cualquier metal o aleación metálica que no se oxide. El cobre de las plaquitas de contacto 38 se forma, preferiblemente, a partir de una hoja de cobre de base por medio de un procedimiento de ataque químico de supresión o eliminación bien conocido en la técnica. De forma subsiguiente, puede formarse un revestimiento exterior sobre el cobre utilizando cualquier técnica, incluyendo la electro-deposición utilizando un procedimiento electrolítico o no electrolítico. Los pasos de comunicación 41 se muestran formados en la capa dieléctrica 39 de la capa de plaquitas 33, por debajo de las plaquitas de contacto 38. Los orificios para los pasos de comunicación 41 pueden formarse en la capa dieléctrica 39 mediante un gran número de técnicas conocidas, que incluyen el taladrado y la ablación con láser.

En general, existen diversos materiales dieléctricos con base de ePTFE que pueden ser perforados con láser utilizando láseres de estado sólido de modo fijo que funcionan en el intervalo espectral del ultravioleta, y, en particular, con aquéllos que son capaces de generar densidades de energía en el intervalo de entre 0,5 y 20 J/cm^{2}, y con aquéllos que son capaces de efectuar in situ, y de forma prácticamente instantánea, cambios en la densidad de energía mediante la variación de la velocidad de repetición de los impulsos de 1.000 a 10.000 Hz. Estas variaciones en el ritmo o frecuencia de repetición de los impulsos dan lugar a variaciones en la anchura de los impulsos para láseres de Nd:YAG de entre 40 y 100 ns. En general, cuando se lleva a cabo una etapa subsiguiente a los impulsos, o post-impulso, para la ablación del residuo dieléctrico tras una etapa de ablación inicial, la densidad de impulsos puede ser doblada durante un breve periodo de tiempo, con lo cual pueden generarse típicamente entre 1 y 10 impulsos.

En un ejemplo, se forman los orificios ciegos con láseres consistentes en láseres de estado sólido pulsantes, tales como el láser de Nd:YAG pulsante. La salida fundamental del láser de Nd:YAG se produce a una longitud de onda de 1.064 nm. Esta longitud de onda se encuentra en el tramo infrarrojo del espectro electromagnético. Si se instalan cristales de beta-borato de bario (BBO - "beta-Barium Borate") en el camino óptico, la generación de harmónicos facilita la salida de luz a 355 nm (tercer harmónico) y a 266 nm (cuarto harmónico), que se encuentran dentro del tramo ultravioleta.

Las longitudes de onda de 355 nm y 266 nm resultan particularmente adecuadas para la perforación de orificios en los substratos estratificados de la presente invención. La longitud de los impulsos, la densidad de energía y el número de impulsos puede modificarse dependiendo del tipo de orificio que se está formando y del tipo de materiales utilizados en el substrato estratificado.

Por ejemplo, para la perforación de orificios ciegos en un substrato estratificado compuesto de capas alternas de cobre y de un dieléctrico de ePTFE con relleno de adhesivo, utilizando en ella un láser de 266 nm, la densidad de energía será 1,5 J/cm^{2}, la energía por impulso será 10 \muJ y la densidad de potencia será de 20 megavatios por cm^{2}. Para la longitud de onda de 355 nm, los orificios ciegos se forman ajustando la densidad de energía a 3,5 J/cm^{2}, y la energía por impulso es 30 \muJ y la densidad de potencia 35 megavatios por cm^{2}. La etapa subsiguiente a los impulsos para los orificios ciegos a 355 nm requiere el ajuste de las condiciones de tal forma que la densidad de energía sea 11 J/cm^{2}, la energía por impulso sea 100 \muJ y la densidad de potencia 200 megavatios por cm^{2}.

Cuando se forman orificios ciegos en el dieléctrico de ePTFE con relleno de adhesivo utilizando para ello el láser de 355 nm, la densidad de energía es 7 J/cm^{2}, la energía por impulso es 65 \muJ y la densidad de potencia es 100 megavatios por cm^{2}. Una etapa de impulsos subsiguientes requerirá el ajuste de los parámetros de tal forma que la densidad de energía sea 11 J/cm^{2}, la energía por impulso sea 100 \muJ y la densidad de potencia sea 200 megavatios por cm^{2}.

Los orificios de los pasos 41 pueden entonces recubrirse por electro-deposición de un metal, por ejemplo cobre, a fin de crear un camino conductor desde las plaquitas de contacto 38 situadas en la superficie superior 40 de la capa de plaquitas 33, hasta la superficie inferior 42 de la capa de plaquitas 33.

Se han dispuesto una o más capas de señal 34, 36, 37 por encima de la capa de plaquitas 33. Sin embargo, la capa de plaquitas 33 es opcional, y las plaquitas de contacto 38 descritas anteriormente como parte de la capa de plaquitas 33 pueden implementarse directamente sobre la capa de señal 34. Las capas de señal 34, 36, 37 comprenden una pluralidad de segmentos conductores o pistas de señal 93, distribuidas a través de la capa dieléctrica, como se muestra en la Figura 8.

Según se observa en la Figura 8, las pistas de señal 43 establecen un camino conductor 44 entre los primeros terminales 13 y los segundos terminales 14 de la unidad de base 7 ó 29. Las pistas de señal 43 son, típicamente y de manera preferida, de cobre, y se forman mediante un procedimiento de ataque químico de eliminación. Es posible formar un camino conductor completo desde los primeros terminales 13 hasta los segundos terminales 14 creando un camino que parta de un primer terminal 13, siga hacia arriba a través de un orificio de paso 91 (no mostrado) existente en la capa dieléctrica 39 de la capa de plaquitas 33, continúe hasta una pista de señal 93 situada en una capa de señal, pasando por la pista de señal 93 de la capa de señal hasta alcanzar otro orificio de paso, y descendiendo a través del dieléctrico de la capa de plaquitas 33 hasta alcanzar un segundo terminal correspondiente 14. De forma similar, los primeros y segundos terminales 13 y 14 pueden conectarse eléctricamente por un camino más complejo de pistas de señal 43 y pasos de comunicación 41 que abarcan múltiples capas de señal.

La Figura 9 ilustra una base 31 de bajo CTE. La base 31 está formada a partir de una pila de tres hojas, respectivamente de INVAR 36, cobre e INVAR 36, que son, respectivamente, las capas 45, 46 y 47. En lugar del INVAR 36, puede utilizarse también una aleación de níquel y hierro que contiene entre el 30% y el 42% en peso de níquel. De forma adicional, en lugar del INVAR 36 y de las capas 45 y 47, es posible utilizar cualquier material con un CTE bajo y que coincida con el del dispositivo de ensayo de unidad de oblea, incluyendo, si bien no está limitado por éstas, aleaciones de níquel. Las dos láminas de aleación de níquel tienen un espesor conjunto t_{1}, y la lámina de cobre 64 tiene un espesor t_{2}, de tal manera que la relación entre t_{1} y t_{2} se escoge de modo que coincida con el coeficiente de dilatación térmica de una oblea de semiconductor. La relación entre t_{1} y t_{2} puede estar comprendida entre 4:1 y 14:1, incluyendo, si bien no está limitada a éstas, relaciones de 10:1, 11:1 y 12:1.

En un ejemplo, las capas de níquel tienen, cada una de ellas, un espesor de aproximadamente 2,92 mm (115 mils), y la relación entre las capas de níquel y la capa de cobre proporciona un coeficiente de dilatación térmica que coincide con el de una oblea de silicio. Sin embargo, la relación entre el espesor de la capa de níquel, o el espesor de otro material, y el espesor de la capa de cobre proporciona un coeficiente de dilatación térmica para la base que coincide con el coeficiente de dilatación térmica de una oblea hecha de germanio, de germaniuro de silicio, de carburo de silicio, de arseniuro de galio, de selenio o de teluro.

Las aleaciones de níquel tienen un bajo coeficiente de dilatación térmica y, en consecuencia, actúan confinando la dilatación de la unidad de base 31 con respecto a la oblea 1 a medida que la temperatura se incrementa. Se utiliza preferiblemente una lámina cuadrada de 35,56 cm (14 pulgadas) de material de INVAR 36 y cobre. Sin embargo, pueden utilizarse también láminas de forma circular o rectangular. Las láminas tienen unas dimensiones de entre 15,24 cm y 50,8 cm (entre seis y veinte pulgadas), esto es, un diámetro o longitud de lado tal como 15,24 cm, 30,48 cm, 35,56 cm, 40,64 cm y 50,8 cm (6, 12, 14, 16 y 20 pulgadas, respectivamente).

El INVAR 36 y las láminas 45 y 47 se mecanizan, preferiblemente, cada uno de ellos, hasta alcanzar un espesor de aproximadamente 2,921 mm (aproximadamente 115 mils-1 mil = 1 milésima de pulgada), con un grado de lisura comprendido entre 0,508 y 0,0083 mm por metro lineal (entre 0,020 y 0,0001 pulgadas por pie lineal), preferiblemente entre 0,833 y 0,083 mm por metro lineal (entre 0,01 y 0,001 pulgadas por pie lineal). De la forma más preferida, el grado de lisura es 0,833 mm por metro lineal (0,001 pulgadas por pie lineal).

La capa de cobre 46 tiene un espesor de aproximadamente 0,533 mm (21 mils) y una lisura de 0,0417 mm por metro lineal (0,0005 pulgadas por pie lineal). La capa de cobre comprende aproximadamente entre el 8% y el 10%, por ejemplo, el 9,1%, del espesor total de dichas capas de metal o aleación metálica y dicha capa de cobre.

El apilamiento de INVAR 36, cobre e INVAR 36 se forma estratificando cada pieza de INVAR 36 sobre una superficie del cobre, con el uso de un dieléctrico 48, tal como el Speedboard® C, que está disponible en la W. L. Gore and Associates y se describirá más adelante. Las capas de dieléctrico de la base de CTE bajo tienen un espesor comprendido entre 25 \mum y 250 \mum.

Los espesores de lámina de 2,93 mm (115 mils) y 0,53 mm (21 mils), respectivamente de las láminas de aleación de níquel y de cobre, se utilizan en una realización, si bien pueden elegirse cualesquiera dimensiones, siempre y cuando el espesor de las láminas de aleación de níquel sea mayor que el espesor del cobre.

Dieléctrico

Los materiales dieléctricos utilizados para la unidad de base y para la lámina de contacto al nivel de la oblea pueden ser cualquier material que sea dieléctrico a elevada temperatura. Materiales dieléctricos adecuados incluyen, por ejemplo, si bien no se limitan a éstos, poliimidas y estratificados de poliimidas, resinas epoxídicas, materiales orgánicos o materiales dieléctricos compuestos, al menos en parte, de politetrafluoroetileno, con o sin un material de relleno, y en ellos, una vez que se ha impregnado el adhesivo, éste se ha dejado secar o curar parcialmente y forma un material de etapa B. Materiales adecuados incluyen hojas unidas de Speedboard®, disponibles en la W. L. Gore and Associates, Inc. Como debe comprenderse, el Speedboard® C no contiene un material de relleno cerámico y consiste en un reparado previo de un material no tejido que contiene una resina de éster de cianato en una matriz de politetrafluoroetileno. El Speedboard C® tiene una constante dieléctrica, (Dk) de aproximadamente entre 2,6 y 2,7 a entre 1 MHz y 10 GHz, una tangente de pérdida de 0,004 a entre 1 MHz y 10 GHz, una resistencia o rigidez dieléctrica mayor que 39.370 V/mm (1.000 V/mil), una transición a fase vidriosa que se produce a una T_{g} de 220ºC, un contenido de resina de entre 66 y 68% en peso, y está disponible en una variedad de espesores.

Otras clases de materiales dieléctricos incluyen aquéllos en los que un sistema de matriz porosa contiene una mezcla de adhesivo y relleno embebida o impregnada. La matriz porosa es un substrato no tejido en el que se han embebido grandes cantidades de relleno y de un adhesivo termoplástico o termoestable, como resultado del volumen vacío inicial del substrato, calentado hasta curar parcialmente el adhesivo y formar un compuesto de etapa B. Los substratos incluyen fluoropolímeros, tales como el material de politetrafluoroetileno expandido poroso de las Patentes norteamericanas Nos. 3.953.566, expedida a Gore, y 4.482.516, expedida a Bowman et al., cada una de las cuales se incorpora aquí a modo de referencia. De forma deseable, el tamaño de poro de flujo medio (MFPS - "Mean Flow Pore Size") deberá encontrarse entre aproximadamente 2 y 5 veces el de las partículas más grandes, e incluso por encima de éste, con un MFPS mayor que aproximadamente 2,4 veces el del relleno que se requiere particularmente. Sin embargo, es también posible preparar compuestos adecuados seleccionando el tamaño de partícula de flujo medio (MFPS - "Mean Flow Particle Size") en una relación de tamaño de las partículas media que sea mayor que 14. Pueden también prepararse compuestos aceptables cuando la relación entre el tamaño de poro mínimo y el tamaño promedio de las partículas es al menos superior a 0,8, o bien la relación entre el tamaño de poro mínimo y el tamaño de partícula máximo es al menos superior a 0,4. Las relaciones entre la MFPS y la relación de tamaño de partícula se consiguen con un analizador microtrak FRA.

Alternativamente, otro mecanismo para controlar los tamaños relativos entre los poros y las partículas puede establecerse como el cálculo que garantice que el tamaño de poro más pequeño no es menor que aproximadamente 1,4 veces el tamaño mayor de las partículas.

Además de los substratos de fluoropolímero expandido, pueden utilizarse también poliolefinas expandidas porosas, tales como el polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMW - "Ultra High Molecular Weight"), polipropileno expandido, politetrafluoroetileno preparado a partir de extrusión de pasta y que incorpora revestimientos añadidos sacrificables o eliminables, espumas porosas inorgánicas u orgánicas, y acetato de celulosa microporoso.

El substrato poroso tiene un volumen vacío inicial de al menos el 30%, preferiblemente de al menos el 50%, y, de la forma más preferida, del 70%, y facilita la impregnación de resina adhesiva termoestable o termoplástica y de pasta de relleno en partículas en los espacios huecos, al tiempo que proporciona un refuerzo flexible para evitar la fragilidad del compuesto global y el depósito o decantación de las partículas.

El material de relleno comprende una colección de partículas, cuando se analiza con el Dispositivo Analizador de Partículas Microtrak® modelo FRA, el cual muestra visualmente un tamaño de partícula máximo, un tamaño de partícula mínimo y un tamaño de partícula promedio, a través de un histograma.

Materiales de relleno adecuados que pueden ser incorporados en el seno del adhesivo incluyen, si bien no se limitan a éstos, BaTiO_{3}, SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, ZnO, ZrO_{2}, TiO_{2}, cerámicas de precipitado y en fase sólida-gel, tales como el sílice, titania y alúmina, carbono no conductor (carbono negro), así como mezclas de los mismos. Materiales de relleno especialmente preferidos son el SiO_{2}, el ZrO_{2} y el TiO_{2}, individualmente o en combinación con carbono no conductor. Los materiales de relleno más preferidos incluyen el relleno fabricado por medio del procedimiento de combustión de metal en fase de vapor preconizado en la Patente norteamericana Nº 4.705.762, tal como, si bien no, ni se limita a éstos, el silicio, el titanio y el aluminio, para producir partículas de sílice, titania y alúmina que son de naturaleza sólida o maciza, es decir, no son una esfera hueca, y tienen una curvatura superficial uniforme y un alto grado de esfericidad.

Los materiales de relleno pueden ser tratados mediante técnicas bien conocidas que convierten el material de relleno en hidrófobo con el uso de agentes silylating y/o de agentes reactivos a la matriz de adhesivo, tal como con el uso de agentes de acople o ligadura. Agentes de ligadura adecuados incluyen silanos, titanatos, zirconatos y aluminatos. Agentes silylating adecuados pueden incluir, si bien no están limitados a éstos, agentes silylating funcionales, silazanos, silanoles y siloxanos. Silazanos adecuados incluyen, si bien no están limitados a éstos, el hexametil-disilazano (Huls H730), el hexametil-ciclotrisilazano, las silil-amidas, tales como la bis(trimetil-silil)acetamida (Huls 82500), las silil-ureas, tales como la trimetil-silil-urea, y los silil-midazoles, tales como el trimetil-silil-imidazol.

Los agentes de ligadura de titanato se ejemplifican con el tipo tetra-alquil, el tipo mono-alcoxi, el tipo coordinado, el tipo quelato, el tipo de sal cuaternaria, el tipo neo-alcoxi y el tipo heteroatómico cíclico. Titanatos preferidos incluyen titanatos tetraalquílicos, el Tyzor® TOT {tetraquis(2-etil-hexil)titanato}, el Tyzor® TPT {tetraisopropil-titanato}, los titanatos de quelatos, el Tyzor® GBA {acetil-acetil-acetonato de titanio}, el Tyzor® DC {etil-acetacetonato de titanio}, el Tyzor® CLA {de propiedad de DuPont}, el Monoalcoxy (Ken-React® KR TTS), el Ken-React®, el KR 55 tetra (2,2-dialil-oximetil)butil-, di(ditridecil)fosfito titanato, el LICA® 38 neopentil-(dialil)oxi-, tri(dioctil)pirofosfato titanato.

Zirconatos adecuados incluyen cualquiera de los zirconatos detallados en la página 22 del catálogo Kenrich, en particular el KZ 55-tetra(2,2-dialil-oximetil)butil-, di(ditridecil)fosfito circonato, el NZ-01-neopentil(dialil)oxi-, trineodecanoil-circontato, el NZ-09-neopentil(dialil)oxi-, tri(dodecil)benceno-sulfonil zirconato.

Los aluminatos que se pueden utilizar incluyen, si bien no se limitan a éstos, el Kenrich®, el diisobutil-(oleil)aceto-acetil-aluminato (KA 301), el diisopropil-(oleil)aceto-acetil-aluminato (KA 322) y el KA 489.

Además de los anteriores, pueden utilizarse ciertos polímeros, tales como polímeros vinílicos de cadena cruzada o ramificados, como, por ejemplo, el divinil-benceno, la divinil-piridina, o bien un plastificado o encolado de mezcla gelatinosa preparado con cualquiera de los adhesivos de matriz termoestable descritos, que se aplica inicialmente en una solución altamente diluida (desde 0,1 hasta 1,0% de dilución en MEK). Así mismo, ciertos peróxidos orgánicos, tales como el dicumil-peróxido, pueden ser hechosreaccionar con los materiales de relleno.

El adhesivo puede ser en sí mismo un plástico termoestable o termoplástico y puede incluir poliglicidil-éter, policianurato, poliisocianato, resinas de bis-triacina, poli(bis-maleimida), poliimida terminada en norborneno, polinorborneno, polimida terminada en acetileno, polibutadieno, así como copolímeros funcionales de los mismos, policiclobuteno olefínico cíclico, polisiloxanos, éter de polietileno funcional, poliacritato, polímeros y copolímeros de novolak, fluoropolímeros y copolímeros, polímeros y copolímeros de melamina, poli(bis-feniciclobutano), así como mezclas de prepolímeros de los mismos. Debe comprenderse que los adhesivos anteriormente mencionados pueden ser mezclados ellos mismos unos con otros, o bien pueden ser mezclados con otros polímeros o aditivos, al objeto de actuar sobre el retardo de llama o mejorar la dureza o tenacidad.

Tal como se utiliza aquí, el Tamaño de Poro de Flujo Medio y el tamaño mínimo de poro se determinaron utilizando el Coulter® Porometer II (Coulter Electronics Ltd., Luton, UK), el cual facilita el valor directamente. El tamaño promedio de las partículas, así como el tamaño de las partículas más grandes, se determinaron con el uso de un analizador ligero de tamaño de partículas por dispersión Microtrac, modelo Nº FRA (Microtrac División of Leeds & Northup, North Wales, PA, USA). El tamaño medio de las partículas (APS - "Average Particle Size") se define como el valor para el cual el 50% de las partículas son mayores que ese valor. El tamaño de la partícula más grande (LPS - "Largest Particle Size") se define como el de la partícula más grande detectable en un histograma de Microtrac. Alternativamente, el tamaño de la partícula más grande se define en el punto mínimo cuando el Microtrac FRA determina que han pasado el 100% de las partículas.

En general, el método para preparar el dieléctrico con el recubrimiento o relleno añadido adhesivo comprende: (a) expandir una lámina de politetrafluoroetileno mediante el estirado de una forma previa extrudida y lubricada hasta que adopte una micro-estructura que sea suficiente como para permitir que las pequeñas partículas y adhesivos fluyan libremente al interior del volumen del hueco o poro; (b) formar una pasta a partir de un material polimérico, por ejemplo, termoestable o termoplástico y un material de recubrimiento o relleno; y (c) embeber, mediante inmersión, revestimiento, alimentación a presión, la pasta de relleno de adhesivo en el interior de la estructura externa altamente porosa, tal como el politetrafluoroetileno expandido.

Con el fin de preparar la película de adhesivo con relleno de esta invención, se mezcla un material de relleno en partículas en el seno de un disolvente o solución acuosa, o bien en un adhesivo fundido, a fin de conseguir una mezcla finamente dispersa. El material de relleno en partículas pequeñas se da por lo común en la forma de unas partículas con un tamaño menor que 40 \mum (40 micras), y, preferiblemente, tiene un tamaño promedio de las partículas comprendido entre 1 \mum y 10 \mum (entre 1 y 10 micras). El tamaño medio de los poros de la estructura de nodos y fibrillas del politetrafluoroetileno deberá ser lo suficientemente grande como para permitir la penetración adecuada de las partículas. Si el substrato ha de ser politetrafluoroetileno expandido, entonces son deseables estructuras similares a las preconizadas en la Patente norteamericana Nº 4.482.516, expedida a Bowman et al. De forma deseable, el tamaño de poro de flujo medio (MFPS) deberá estar comprendido entre aproximadamente 2 y 5 veces el de la partícula más grande o incluso superior, siendo particularmente preferido un MFPS mayor que aproximadamente 2,4 veces el del material de relleno. Sin embargo, cabe también la posibilidad de preparar compuestos adecuados mediante la selección de la relación entre el tamaño de poro de flujo medio MFPS y el tamaño medio de las partículas de forma que sea mayor que 1,4. Pueden también prepararse compuestos adecuados cuando la relación entre el tamaño mínimo de poro y el tamaño medio de las partículas es al menos superior a 0,8, o bien la relación entre el tamaño mínimo de poro y el tamaño máximo de las partículas es al menos superior a 0,4. Las relaciones entre el MFPS y el tamaño de las partículas se obtienen con el uso de un analizador Microtrak FRA.

De forma alternativa, otro mecanismo para medir los tamaños relativos entre los poros y las partículas puede establecerse como el cálculo según el cual el tamaño del poro más pequeño no es inferior a aproximadamente 1,4 veces el tamaño de la partícula mayor.

La Tabla 1 muestra el efecto de la relación entre el tamaño de poro de flujo medio (MFPS) del substrato y el tamaño de las partículas. Cuando la relación entre el tamaño de poro de flujo medio (MFPS) y la partícula más grande es 1,4 o inferior, se observan resultados pobres. En tal caso, no se observa la presencia de un compuesto homogéneo, y la mayor parte del material de relleno en partículas no penetra uniformemente en el substrato micro-poroso. Cuando la relación entre el MFPS y la partícula más grande es mayor que aproximadamente 2,0, entonces de obtiene un compuesto uniforme. Se observa también que cuanto mayor es la relación entre el MFPS y la partícula de mayor tamaño, mayor es la ocurrencia relativa del hecho de que se embeba una dispersión homogénea en el substrato micro-poroso.

TABLA 1

1

Ejemplo 1

Se preparó una dispersión fina mezclando 281,6 g de TiO_{2} (TI Pure R-900, Du Pont Company) en una disolución del 20% (w/w) (en peso/peso - ambas partes en peso) de poliglicidil-éter con base de bisfenol-A, catalizado con dicianamida/2-metil-midazol de llama retardada (Nelco N-4002-5, Nelco Corp.) en MEK. La dispersión se agitó constantemente con el fin de garantizar su uniformidad u homogeneidad. Se sumergió entonces una muestra sobre paño de PTFE expandido en la mezcla de resina. La tela se secó a continuación a 165ºC durante un minuto y bajo tensión, a fin de conseguir un compuesto flexible. El compuesto de adhesivo parcialmente curado así producido comprendía el 57% por ciento en peso de TiO_{2}, el 13 por ciento en peso de PTFE y el 30 por ciento en peso de adhesivo epoxídico. Se tendieron varias hojas o capas de la lámina de adhesivo entre hojas de cobre, y se comprimieron a una presión de 4,22 x 10^{5} kg/m^{2} (600 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 225ºC y durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Esto dio lugar a un estratificado de cobre con una constante dieléctrica de 19,0, el cual soportó un choque de soldadura de 30 segundos a 280ºC para un espesor de hoja o capa promedio de 100 \mum (0,0039 pulgadas (3,9 mils)) de espesor de estratificado dieléctrico.

Ejemplo 2

Se preparó una dispersión fina mezclando 386 g de SiO_{2} (HW-11-89, Harbison Walker Corp.), que fue previamente tratado con fenil-trimetoxisilano (04330, Huls/Petrarch), en una disolución catalizada con manganeso de 200 g de resina de bismaleimida triacina (BT206OBJ, Mitsubishi Gas Chemical) y 388 g de MEK. La dispersión se agitó constantemente con el fin de garatizar su homogeneidad. Se sumergió a continuación una muestra en paño de PTFE expandido y grueso de 5,08 x 10^{-5} m (0,0002'') en la mezcla de resina, se removió y, a continuación, se secó a 165ºC durante un minuto bajo tensión, a fin de conseguir un compuesto flexible. Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 1,76 x 10^{5} kg/m^{2} (250 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 225ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Este dieléctrico resultante así producido estaba compuesto del 53 por ciento en peso de SiO_{2}, del 5 por ciento en peso de PTFE y del 42 por ciento en peso de adhesivo, mostraba una buena adherencia al cobre, una constante dieléctrica (a 10 GHz) de 3,3 y un factor de disipación (a 10 GHz) de 0,005.

Ejemplo 3

Se preparó una dispersión fina mezclando 483 g de SiO_{2} (HW-11-89) en una disolución catalizada con manganeso de 247 g de resina de bismaleimida triacina (BT206OBJ, Mitsubishi Gas Chemical) y 485 g de MEK. La dispersión se agitó constantemente con el fin de garatizar su homogeneidad. Se sumergió a continuación una muestra en paño de PTFE expandido y grueso de 5,08 x 10^{-5} m (0,0002'') en la mezcla de resina, se removió y, a continuación, se secó a 165ºC durante un minuto bajo tensión, a fin de conseguir un compuesto flexible. Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 1,76 x 10^{5} kg/m^{2} (250 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 225ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. El dieléctrico resultante así producido estaba compuesto del 57 por ciento en peso de SiO_{2}, del 4 por ciento en peso de PTFE y del 39 por ciento en peso de adhesivo, mostraba una buena adherencia al cobre, una constante dieléctrica (a 10 GHz) de 3,2 y un factor de disipación (a 10 GHz) de 0,005.

Ejemplo 4

Se preparó una dispersión fina mezclando 15,44 g de TiO_{2} (TI Pure R-900, Du Pont Company)) en una disolución catalizada con manganeso de 3,30 kg de resina de bismaleimida triacina (BT206OBJ, Mitsubishi Gas Chemical) y 15,38 kg de MEK. La dispersión se agitó constantemente con el fin de garatizar su homogeneidad. Se sumergió a continuación una muestra en paño de PTFE expandido y con material de relleno de TiO_{2} de 1,016 x 10^{-4} m (0,0004'') (relleno de acuerdo con las enseñanzas de la Patente norteamericana de Mortimer Nº 4.985.296, a excepción de una carga o cantidad de TiO_{2} del 40% y del hecho de que la membrana no fue finalmente comprimida) en la mezcla de resina, se removió y, a continuación, se secó a 165ºC durante un minuto bajo tensión, a fin de conseguir un compuesto flexible. El compuesto adhesivo parcialmente curado así producido estaba compuesto del 70 por ciento en peso de TiO_{2}, del 9 por ciento en peso de PTFE y del 21 por ciento en peso de adhesivo. Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 3,51 x 10^{5} kg/m^{2} (500 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 220ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Este dieléctrico resultante mostraba una buena adherencia al cobre, una constante dieléctrica de 10,10 y un factor de disipación de 0,008.

Ejemplo 5

Se preparó una dispersión fina mezclando 7,35 kg de SiO_{2} (ADMATECHS SO-E2, Tatsumori LTD) con 7,35 kg de MEK y 73,5 g de agente ligante o aglutinante, esto es, 3-glicidil-oxipropiltri-metoxisilano (Dynasylan GLYMO (Petrach Systems). El SO-E2 es descrito por el fabricante como provisto de una sílice de alta esfericidad que tiene un diámetro de las partículas de entre 0,4 y 0,6 \mum, un área superficial específica de entre 4 y 8 m^{2}/g, y una masa específica de entre 0.2 y 0,4 g/cc (en estado suelto).

Se añadieron a esta dispersión 932 g de una solución al 50% en peso (w/w - ambas partes en peso) de una resina fenólica de cianato, Primaset PT-30 (Lonza Corp.) en metil-etil-cetona (MEK - "methylethylketone"), 896 g de una solución al 50% (w/w) de RSL 1462 (Shell Resins, Inc. (CAS #25068-38-6)) en MEK, 380 g de una solución al 50% (w/w) de BC-58 (Great Lakes, Inc.) en MEK, 54 g de una solución al 50% de bisfenol A (Aldrich Company) en MEK, 12,6 g de Irganox 1010 (Ciba Geigy), 3,1 g de una solución al 0,6% de 2-etil-hexanoato de manganeso (Mn HEX-CEM (OMG, Ltd.)), y 2,40 kg de MEK. Esta dispersión fue sometida a una agitación ultrasónica a través de una celda de flujo continuo Misonics durante aproximadamente 20 minutos, a un caudal de paso de aproximadamente entre 3.795 y 11.355 dm^{3}/minuto (entre 1 y 3 galones/minuto). La dispersión fina así obtenida se diluyó adicionalmente en un baño con concentración total de sólidos del 11,9% en peso (w/w).

La dispersión fina se roció en el interior de un baño de impregnación. Una banda de politetrafluoroetileno expandido presentaba la estructura de nodos y fibrillas de la Figura 5, y las siguientes propiedades:

Número de Frazier	20,55
Cubierta	9 g/m^{2}
Rotura de bola	1,45 kg (3,2 lbs)
Espesor	0,165 mm (6,5 mil)
Tamaño de poro de flujo
medio	9,0 \mu (9,9 micras)

El número de Frazier se refiere a la permeabilidad al aire del material que se está ensayando. La permeabilidad al aire se mide abrazando o fijando la banda en un dispositivo de sujeción a modo de junta de cierre que está dispuesto ocupando una superficie circular de aproximadamente 38,71 cm^{2} (6 pulgadas cuadradas), a fin de medir el flujo de aire. El lado de aguas arriba se conectó a un medidor de flujo dispuesto en línea con una fuente de aire comprimido seco. El lado de aguas abajo del dispositivo de sujeción de muestra se dejó abierto a la atmósfera. El ensayo se llevó a cabo aplicando una presión de 12,7 mm (0,5 pulgadas) de columna de agua en el lado de aguas arriba de la muestra, y registrando la velocidad de flujo del aire que pasaba a través del medidor de flujo dispuesto en línea o dentro de la conducción (un medidor de rotación de flotador de bola que se conectó a un medidor de flujo).

La Resistencia a la rotura de bola es un ensayo que mide la resistencia relativa de muestras determinando el máximo de rotura. La banda se enfrentó con una bola de 25,4 mm (una pulgada) de diámetro al tiempo que se sujetaba abrazada entre dos placas. Se empleó el ensayo de medida de la fuerza de bola a rotura de Chantillon. En él, el medio se colocó fuertemente tensado en el dispositivo de medida, y se añadió presión elevando la banda hasta entrar en contacto con la bola de la muestra de rotura. Se registró la presión en el momento de la rotura.

La banda anteriormente descrita se hizo pasar a través de un baño de impregnación constantemente agitado, a una velocidad de, o aproximadamente de, 0,91 m/min (3 pies/minuto), a fin de garantizar la uniformidad. La banda impregnada se hizo pasar inmediatamente a través de un horno calentado, a fin de retirar todo o casi todo el disolvente, y se recogió a continuación en un rollo.

Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 1,41 x 10^{5} kg/m^{2} (200 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 220ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Este dieléctrico resultante mostraba una buena adherencia al cobre, una constante dieléctrica (a 10 GHz) de 3,0 y un factor de disipación de 0,0085 (a 10 GHz).

Las propiedades físicas de los materiales de relleno en partículas utilizados en el Ejemplo 4 y en el Ejemplo 7 se comparan a continuación:

2

Ejemplo 6

Una matriz de ePTFE que contiene una mezcla de material de relleno adhesivo impregnado, con base de SiO_{2}, preparada a partir de la combustión en fase de vapor de sílice fundida, se prepara como sigue. Se prepararon inicialmente dos mezclas precursoras. Una de ellas se presentaba en la forma de un lodo con contenido de una sílice tratada con silano, similar a la del Ejemplo 5, y la otra era una mezcla no catalizada de la resina y otros componentes.

Mezcla 1

El lodo de sílice es una mezcla al 50/50% de la sílice SO-E2 del Ejemplo 5 en MEK, en la cual la sílice contiene un revestimiento de silano que es igual al 1% en peso de la sílice. Se añadieron en un recipiente de 181,8 dm^{3} (cinco galones) 7,94 kg (17,5 libras) de MEK y 79 gramos de silano, y los dos componentes se mezclaron para garantizar la dispersión uniforme del silano en el MEK. A continuación se añadieron 17,5 libras de sílice del ejemplo 5. Se añadieron dos recipientes de 181,8 dm^{3} (cinco galones) de la mezcla de MEK-sílice-silano a una vasija de reacción, y el contenido, esto es, el lodo, se hizo circular a través de un dispositivo de dispersión ultrasónico durante aproximadamente una hora con el fin de romper cualquier aglomerado de sílice que pudiera existir. Se completó el tratamiento con ultrasonidos y el contenido de la vasija de reacción se calentó hasta aproximadamente 80ºC durante aproximadamente una hora, al tiempo que el contenido se mezclaba de forma continua. La mezcla, una vez producida la reacción, se transfirió a continuación a un recipiente de 363,6 dm^{3} (diez galones).

Mezcla 2

El producto deseado de mezcla de resina es una mezcla con base de MEK que contiene una combinación de resina no catalizada (el adhesivo), con un contenido de sólidos de aproximadamente el 60%, y en la cual la porción de sólidos es una mezcla exacta del 41,2% de resina fenólica con cianato PT-30, el 39,5% de resina epoxídica RSL 1462, el 16,7% de agente retardador de llama BC58, el 1,5% de estabilizador Irganox 1010, y el 1% de co-catalizador de bisfenol A, donde todos los porcentajes se han dado en peso.

Se añadieron en un recipiente de 363,6 dm^{3} (diez galones) 6,71 kg (14,8 libras) de PT-30 y entre 6,80 y 9,07 kg (entre 15 y 20 libras) de MEK, que se agitaron vigorosamente con el fin de disolver el PT-30. A continuación, se midieron 2,72 kg (6 libras) de BC58 y se añadieron a la solución de MEK/PT-30, y se volvió a agitar vigorosamente para disolver el BC58. Se añadieron el estabilizador, 224,5 gramos de Irganox 1010, y bisfenol A, en cantidad de 163 gramos. A continuación se volvió a pesar el recipiente de 363,6 dm^{3} (diez galones) y se añadieron 6,45 kg (14,22 libras) de RSL 1462. Se añadió una cantidad adicional de MEK para llevar el peso de la mezcla a 27,2 kg (60 libras). El contenido se agitó entonces vigorosamente durante aproximadamente entre 1 y 2 horas, o bien durante el tiempo que fuese necesario para disolver por completo los componentes sólidos.

El producto deseado es una mezcla de la sílice tratada con un silano, de la mezcla o combinación de resina no catalizada y de la MEK, en la cual el 68% en peso de los sólidos es sílice, y el total de los sólidos constituye entre el 5% y el 50% en peso de la mezcla. La concentración exacta de sólidos varía de una vez a la siguiente, y depende en parte de la membrana que se ha de impregnar. El nivel del catalizador es 10 ppm (partes por millón) con respecto a la suma del PT-30 y del RSL 1462.

El contenido de sólidos de las mezclas I y II se determinó de tal manera que satisficiese la precisión de los precursores y compensase cualquier deflagración de disolvente que se hubiera producido. A continuación, la mezcla I se añadió a un recipiente de 363,6 dm^{3} (diez galones) con el fin de proporcionar 5,44 kg (12 libras) de sólidos, por ejemplo, el 51,5% de contenido sólido, 10,65 kg (23,48 libras) de la mezcla I. A continuación se añadió la mezcla II al recipiente con el fin de proporcionar 2,56 kg (5,64 libras) de sólidos, por ejemplo, 59,6% de sólidos, 4,29 kg (9,46 libras) de mezcla II. En la solución de catalizador de manganeso (0,6% de alcoholes minerales), se añadieron 3,45 gramos a la mezcla de la mezcla I y la mezcla II, y se combinaron minuciosamente para constituir una mezcla con alto contenido en sólidos.

La mezcla de baño para la impregnación de una matriz de ePTFE, una mezcla con el 28% de sólidos, se preparó añadiendo la suficiente MEK a la mezcla de alto contenido de sólidos, hasta alcanzar un peso total de 28,58 kg (63 libras).

A continuación, se impregnó una matriz de ePTFE con esta mezcla de baño para formar un material dieléctrico.

Ejemplo 7

Se preparó una dispersión fina mezclando 26,8 gramos de Furnace Black (Special Schwarz 100, Degussa Corp., Ridgefield Park, Nueva Jersey) y 79 gramos de agente aglomerante (Dynaslan GLYMO CAS #2530-83-8; 3-glicidil-oxipropil-trimetoxisilano (Petrach Systems)). La dispersión se sometió a agitación ultrasónica durante 1 minuto, y a continuación se añadió a una dispersión de agitación de 7,93 kg (17,5 libras) de SiO_{2} (SO-E2) en 7,93 kg (17,5 libras) de MEK, la cual había sido previamente agitada por ultrasonidos. La dispersión final se calentó con un mezclado constante en superficie a reflujo durante una hora y, a continuación, se dejó enfriar hasta la temperatura ambiente.

De forma independiente, se preparó un barniz de adhesivo añadiendo lo siguiente: 3.413 gramos de una mezcla al 57,5% en peso (w/w) de Primaset PT-30 en MEK, 2.456 gramos de una mezcla al 76,8% en peso (w/w) de RSL 1462 en MEK, 1.495 gramos de una solución al 53,2% en peso (w/w) de BC58 (Great Lakes, Inc.) en MEK, 200 gramos de una solución al 23,9% en peso (w/w) de bisfenol A (Aldrich Company) en MEK, 71,5 gramos de Irganox 1010, 3,21 gramos de una solución al 0,6% en peso (w/w) de Mn HEX-CEM (OMG Ltd.) en alcoholes minerales, y 2,40 kg de MEK.

En un recipiente independiente, se añadieron 3.739 gramos de la dispersión anteriormente descrita, conjuntamente con 0,0233 gramos de Furnace Black (Special Schwarz 100, Degussa Corp., Ridgefield Park, Nueva Jersey), 1.328 gramos del barniz de adhesivo descrito anteriormente, y 17,37 kg (38,3 libras) de MEK. Esta mezcla se roció en el interior de un baño de impregnación, y se hizo pasar una banda de e-PTFE a través del baño de impregnación a una velocidad de, o aproximadamente de, 0,914 m/min (3 pies/min). Esta dispersión se agitó constantemente con el fin de asegurar la uniformidad. La banda impregnada se hizo pasar de inmediato a través de un horno calentado, a fin de retirar todo o casi todo el disolvente, y se recogió en un rollo.

Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 1,41 x 10^{5} kg/m^{2} (200 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 200ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Este dieléctrico resultante así producido mostraba una buena adherencia al cobre.

Ejemplo 8

Se preparó un barniz de adhesivo añadiendo lo siguiente: 3.413 gramos de una solución al 57,5% en peso (w/w) de Primaset PT-30 (PMN P-88-1591) en MEK, 2.456 gramos de una solución al 76,8% en peso (w/w) de RSL 1462 en MEK, 1.495 gramos de una solución al 53,2% en peso (w/w) de BC58 (Great Lakes, Inc.) en MEK, 200 gramos de una solución al 23,9% en peso (w/w) de bisfenol A (Aldrich Company) en MEK, 71,5 gramos de Irganox 1010, 3,21 gramos de una solución al 0,6% en peso (w/w) de Mn HEX-CEM en alcoholes minerales, y 2,40 kg de MEK.

En un recipiente independiente, se añadieron 1.328 gramos del barniz de adhesivo anteriormente descrito, conjuntamente con 19,19 kg (42,3 libras) de MEK, 6,40 gramos de Furnace Black (Special Schwarz 100, Degussa Corp., Ridgefield Park, Nueva Jersey), y 1.860,9 gramos de SiO_{2} (SO-E2). Esta mezcla se roció en el interior de un baño de impregnación, y se hizo pasar una banda de e-PTFE a través del baño de impregnación a una velocidad de, o aproximadamente de, 0,914 m/min (3 pies/min). Esta dispersión se agitó constantemente con el fin de asegurar la uniformidad u homogeneidad. La banda impregnada se hizo pasar de inmediato a través de un horno calentado, a fin de retirar todo o casi todo el disolvente, y se recogió en un rollo.

Se extendieron algunas hojas o capas de esta preparación previa entre hojas de cobre y se prensaron a una presión de 1,41 x 10^{5} kg/m^{2} (200 psi) en una prensa hidráulica asistida por vacío, a una temperatura de 220ºC durante 90 minutos, después de lo cual se enfriaron bajo presión. Este dieléctrico resultante así producido mostraba una buena adherencia al cobre.

La base de bajo CTE (coeficiente de dilatación térmica) de la Figura 9 es preparó utilizando el material dieléctrico del Ejemplo 6. Se dispuso estratificado un núcleo de cobre, en cada una de las caras del mismo, con una capa del material de relleno de ePTFE de la Figura 9. A continuación, se colocó INVAR 36 en cada una de las caras al descubierto del material dieléctrico. El compuesto se calentó bajo presión con el fin de formar la unidad de base 31.

Como se ha expuesto en lo anterior con referencia a las Figuras 1 y 2, se utiliza un material según el eje Z (de anisotropía en el eje Z) para los componentes 2 y 9. El miembro de substrato selectivamente conductor en el eje Z es reutilizable y adaptable en su forma. Como se ha expuesto en la Patente norteamericana Nº 5.498.467, expedida a Meola, el substrato básico es un material poroso plano y de celda abierta que se extiende en un plano definido por un eje x y un eje y, y que tiene unos pasos de comunicación según el eje Z que se extienden desde una de las caras del material hasta la otra cara. Cuando el material según el eje Z incluye un elastómero opcional, éste se coloca entre la superficie inferior 12 de la unidad de base 7 y la superficie superior de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9. El miembro selectivamente conductor 8, que tiene el elastómero opcional, presenta una serie de pasos de comunicación conductores de la electricidad, aislados eléctricamente y con formas irregulares, que se extienden desde una superficie inferior del miembro selectivamente conductor hasta una superficie superior, generalmente en la dirección del eje Z. Cuando se encuentran en su lugar entre la unidad de base 7 y la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, los pasos de comunicación conductores de la electricidad conectan eléctricamente los primeros terminales 13 de la unidad de base con las plaquitas de contacto 20 dispuestas en la superficie superior de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9.

Cuando se utiliza el material anisótropo según el eje Z para formar la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, la cual se describirá más adelante, éste contiene un adhesivo de unión que se encuentran en la etapa B, parcialmente curado o solidificado. Sin embargo, debido a que está en contacto con el material según el eje Z 8, puede ser soltado fácilmente del mismo y ser reutilizado para fijar otra lámina de contacto al nivel de la oblea 9.

Materiales adecuados para el miembro según el eje Z, los cuales pueden ser utilizados tanto para el material 8 como para la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, tienen un espesor del orden de 5 x 10^{-6} m y 5 x 10^{-4} m (5 \mum y 500 \mum), por ejemplo, 50 \mum, 75 \mum, 100 \mum, 150 \mum, etc., e incluyen tela tejida o no tejida, tal como nilón, fibra de vidrio o tejido de poliéster, o bien algodón, o un material similar. El miembro puede ser también un material o membrana polimérica porosa que sea flexible, tal como las poliolefinas porosas, como por ejemplo el polietileno poroso, el polipropileno poroso, los fluoropolímeros porosos, o bien los poliuretanos porosos de celda abierta. Adicionalmente, pueden utilizarse materiales inorgánicos porosos de celda abierta, tales como las placas cerámicas delgadas y porosas, que presentan poros continuos de uno a otro lado.

Los fluoropolímeros porosos incluyen, si bien no se limitan a éstos, el politetrafluoroetileno (PTFE), el politetrafluoroetileno expandido y poroso (ePTFE), co-polímeros porosos de politetrafluoroetileno y poliésteres o poliestirenos, co-polímeros de tetrafluoroetileno y etileno-propileno fluorado (FEP), o bien perfluoroalcoxi-tetrafluoroetileno (PFA) con un grupo alcoxi- C_{1}-C_{4}. Materiales porosos incluyen polipropileno expandido, polietileno poroso y politetrafluoroetileno poroso.

El material utilizado como el substrato para el material según el eje Z es politetrafluoroetileno expandido, que tiene una micro-estructura de nodos interconectados por medio de fibrillas, un volumen de huecos de aproximadamente entre el 20% y el 90%, tal como el material preparado de acuerdo con las divulgaciones de la Patente norteamericana Nº 3.953.566, incorporada aquí como referencia, y que se ejemplifica por el ePTFE de la Figura 11.

Un material poroso plano o liso que se utiliza como el substrato de anisotropía según el eje Z tiene un espesor de entre aproximadamente 5 y 125 \mum, si bien el espesor no es un factor fundamental siempre y cuando la intensidad de la luz ultravioleta utilizada para formar los pasos de comunicación conductores sea capaz de penetrar en la muestra.

Haciendo referencia a las Figuras 10-13, cuando el material destinado a formar el miembro según el eje Z es PTFE micro-poroso (politetrafluoroetileno expandido), los poros 49 se definen como los espacios existentes entre los nodos 50 interconectados por medio de las fibrillas 51, tal como se muestra en la Figura 10. En este caso, la estructura interna de los nodos 50 interconectados por medio de las fibrillas 51 es de una densidad de material que da lugar a un recorrido continuo irregular 52 a través del eje Z, dentro de una sección transversal definida verticalmente según el eje Z, de uno a otro lado del miembro plano (véase la Figura 13).

El miembro selectivamente conductor 53 (Figura 13) ha sido preparado al hacer que unas áreas 32 (Figura 12) existentes a través de la dirección según el eje Z, sean receptivas a la deposición de una sal metálica, siendo transformada dicha sal metálica, bajo la exposición a energía radiante, en núcleos de metal no conductor que actúan entonces catalizando la deposición de un metal conductor desde una disolución de deposición de metal no electrolítico. Los poros 49 de un miembro poroso, definido anteriormente, se impregnan primero con un agente de impregnación, tal como un alcohol o un agente surfactante o tenso-activo orgánico y acuoso. Pueden utilizarse co-polímeros de metanol, propanol, tetrafluoroetilen/vinil-alcohol, o substancias similares. El agente impregnador actúa con el fin de hacer el material del miembro receptivo a los metales conductores, tales como el níquel o el cobre.

Una composición de sal metálica sensible a la radiación es una composición líquida sensible a la radiación que comprende una disolución de un agente reductor sensible a la luz, una sal metálica, una fuente de iones de haluro, y un segundo agente reductor. Preferiblemente, la disolución sensible a la radiación contiene agua, la sal metálica, un agente reductor sensible a la luz, un segundo agente reductor, y, opcionalmente (para superficies difíciles de impregnar) un agente surfactante o tenso-activo. La sal metálica incluye, si bien no se limita a éstos, acetato de cobre, formiato de cobre, bromuro de cobre, sulfato de cobre, cloruro de cobre, cloruro de níquel, sulfato de níquel, bromuro de níquel, compuestos excipientes ferrosos, tales como sulfato ferroso, cloruro ferroso, así como metales nobles, tales como el paladio, el platino, la plata, el oro y el rodio.

Agentes reductores sensibles a la luz adecuados son los compuestos diazo-aromáticos, las sales de hierro, por ejemplo, el oxalato ferroso o el oxalato férrico, el sulfato de amonio férrico, dicromatos, tales como el dicromato de amonio, ácidos disulfónicos de antraquinona o sales de los mismos, glicina (especialmente activa en condiciones de superficie húmeda), ácido L-ascórbico, compuestos de ácidas y similares, así como aceleradores metálicos, como, por ejemplo, compuestos de estaño, por ejemplo, el cloruro estannoso, o compuestos de plata, paladio, oro, mercurio, cobalto, níquel, cinc, hierro, etc., siendo añadido opcionalmente este último grupo en cantidades de entre 1 mg y 2 mg por litro.

Los segundos agentes reductores incluyen, si bien no están limitados por éstos, alcoholes polihidroxílicos, tales como el glicerol, el etilen-glicol, el pentaeritritol, el mesoeritritol, el 1,3-propanodiol, el sorbitol, el manitol, el propilen-glicol, el 1,2-butanodiol, el pinacol, la sucrosa, la dextrina, así como compuestos tales como la trietanolamina, el óxido de propileno, los polietilen-glicoles, la lactosa, los polisacáridos de glucosa, el óxido de etileno y la gelatina. Compuestos que resultan también de utilidad como agentes reductores secundarios son los aldehídos, tales como el formaldehído, el benzaldehído, el acetaldehído, el n-butiraldehído, las poliamidas, tales como el nilón, la albúmina y la gelatina; bases leuco de pigmentos de trifenil-metano, tales el 4-dimetil-aminotrifenil-metano, el 4',4',4''-tri-di-metil-aminotrifenil-metano; bases leuco de pigmentos de xanteno, tales como el 3,6-bisdimetilaminoxanteno, y el 3,6-bisdimetilamino-9-(2-carboxietil)santeño; poliéteres, tales como el etilenglicol-dietil-éter, el dietilen-glicol, el dietil-éter-tetraetilen-glicol-dimetil-éter, y similares.

Un segundo agente reductor que también es un humectante, del que constituye un ejemplo el sorbitol, se prefiere generalmente como un constituyente de la solución de tratamiento, en calidad de humectante, aparentemente por razón de un efecto de acondicionamiento de humedad sobre el revestimiento "seco", con anterioridad a su desarrollo. Éste proporciona una ayuda substancial en el mantenimiento de la densidad del revestimiento de metal sobre el material interno del miembro durante una etapa de desarrollo en la que se elimina de la base por lavado cualquier composición sensible a la radiación y no transformada que exista en el revestimiento.

Entre los agentes tenso-activos adecuados se encuentran los éteres no iónicos polietenoxílicos, tales como el Triton X-100, fabricado por la Rohm & Haas Co., y los agentes tenso-activos no iónicos basados en la reacción entre el nonilfenol y el glicidol, tales como los agentes tenso-activos 6G y 10G fabricados por la Olin Mathieson Company.

Esta solución de tratamiento, es decir, la composición sensible a la radiación, contiene un agente acidificante que se da en la forma de una sal de ácido, a fin de ajustar el pH de la solución acuosa en un valor habitualmente entre 2,0 y 4,0 (preferiblemente entre 2,5 y 3,8), así como una pequeña cantidad de iones de haluro (iones de yoduro, bromuro o cloruro), de tal forma que una combinación de aditivos proporciona un efecto sorprendente al intensificar substancialmente la densidad del revestimiento que se forma subsiguientemente mediante la exposición del material plano tratado a la energía radiante. El ajuste de la acidez no siempre requiere la introducción de un agente con ese solo propósito, ya que el ajuste puede llevarse a cabo, completa o parcialmente, por medio de una sustancia ácida que tenga también otras funciones, tal como puede ejemplificarse con un agente reductor sensible a la luz y de naturaleza ácida (por ejemplo, ácido ascórbico, glicerina, etc.), o con algunos aditivos destinados a la introducción de iones de haluro (por ejemplo, el ácido clorhídrico). De forma similar, algunos o la totalidad de los iones de haluro pueden ser introducidos como componentes de la sal metálica susceptible de ser reducida (por ejemplo, el cloruro cúprico).

Entre las muchas sustancias ácidas adecuadas que pueden emplearse para controlar o ajustar el pH de la solución de sensibilización se encuentra el ácido fluoro-bórico, el ácido cítrico, el ácido láctico, el ácido fosfórico, el ácido sulfúrico, el ácido acético, el ácido fórmico, el ácido bórico, el ácido hidro-clorhídrico, el ácido nítrico y sustancias similares. Es posible utilizar una gran variedad de sales de bromuro, de cloruro y de yoduro, así como otros compuestos solubles en agua y generadores de haluros, para proporcionar parte o la totalidad del contenido de iones de haluro deseado para la solución de tratamiento. Éstos pueden incluir, entre otros, sales de metales en general, y estos halógenos pueden ejemplificarse mediante el bromuro cúprico, el cloruro de níquel, el cloruro de cobalto, el cloruro cúprico, el yoduro de sodio, el yoduro de potasio, el cloruro de litio, el yoduro de magnesio, el bromuro de magnesio, el bromuro de sodio, el bromuro de potasio y similares. Resultan adecuadas las sales de bromuro, ya que producen un grado de sensibilidad más alto (es decir, depósitos más oscuros y densos) sobre el substrato que el correspondiente cloruro, al menos en ciertos casos.

Los iones de haluro constituyen únicamente una proporción menor del soluto, y su concentración puede oscilar típicamente entre aproximadamente el 0,045 y el 1,6%, y preferiblemente entre aproximadamente el 0,13% y el 0,45%, estando estos datos basados en el peso total de los sólidos disueltos. De otra forma, la cantidad de halógeno puede establecerse como entre aproximadamente 0,9 y 25 mili-equivalentes de halógeno por litro de la solución de sensibilización, y preferiblemente entre aproximadamente 2,5 y 9 mili-equivalentes, por ejemplo, entre 0,3 y 1,0 g/l de bromuro cúprico. El incremento de las proporciones de los iones de haluro es, normalmente, indeseable, puesto que tales incrementos parecen disminuir gradualmente el efecto de sensibilización del tratamiento por debajo del que puede obtenerse con la cantidad óptima. También, la proporción de estos iones de haluro, expresada en equivalentes, es menor que la de los cationes cúpricos u otros cationes de metales no nobles susceptibles de ser reducidos y presentes en la solución de tratamiento. Por ejemplo, la relación entre los equivalentes de dichos iones metálicos y los iones de haluro se encuentra habitualmente en el intervalo de al menos 2:1 y, preferiblemente, aproximadamente de 4:1 a 100:1.

La composición sensible a la radiación se aplica al material con el fin de impregnar o mojar meticulosamente el material que define los poros, con lo que el miembro poroso se somete a la composición sensible a la radiación durante un tiempo suficiente para que la composición penetre o se imbuya a través de los poros del material, y forme un revestimiento sobre el interior del poro, a lo largo del material que define los poros, desde uno de los lados del material plano poroso hasta su otro lado. A continuación, el miembro poroso de revestimiento es secado por medio de aire de secado o de cocido en horno por debajo de 50ºC. En esta etapa, con el fin de preservar la naturaleza sensible a la luz de las composiciones de tratamiento, el material deberá ser tratado en condiciones de luz amarilla. El miembro deberá mantenerse también a una temperatura menor que 21,1ºC (70ºF) y a una humedad relativa no mayor que el 60%, debido a la posible absorción de agua por el material del miembro, la cual puede afectar de forma adversa al procedimiento.

La superficie de una de las caras del miembro poroso revestido se enmascara con una cubierta opaca 55 (Figura 11) en zonas seleccionadas, de modo que la radiación subsiguiente no incida sobre las zonas cubiertas. El enmascaramiento puede dar lugar a zonas conductoras a modo de punto de cualquier forma, tamaño y ordenamiento geométrico, o bien a bandas o barras alternas de zonas conductoras dispuestas a través de la dirección del eje Z, separadas por bandas alternas de zonas no conductoras (aislantes de la electricidad), a fin de utilizarse como un conectador eléctrico. Los puntos son, convencionalmente, de forma circular, si bien pueden tener otras configuraciones geométricas, tales como cuadrados, rectángulos, etc. El tamaño del punto puede ser tan pequeño como 2,54 x 10^{-3} mm (0,0001 pulgadas), y tan grande como 0,635 mm (0,025 pulgadas), preferiblemente de 0,0254 mm (0,001 pulgadas), 0,0508 mm (0,002 pulgadas), 0,0762 mm (0,003 pulgadas), 0,1016 mm (0,004 pulgadas), 0,1270 mm (0,005 pulgadas), 0,2032 mm (0,009 pulgadas), o bien una fracción de estos valores, donde el paso, definido como la distancia entre los centros de los puntos adyacentes, es, preferiblemente, al menos dos veces la dimensión de los puntos; por ejemplo, si el punto es de 0,025 mm (una milésima de pulgada), el paso será 0,0508 mm (2 pulgadas).

El miembro tapado con máscara de la Figura 11 se expone a la radiación, tal como luz, haces de electrones, rayos X y radiaciones similares, preferiblemente radiación ultravioleta, durante un cierto tiempo y a una potencia suficiente como para reducir los cationes metálicos de la sal metálica a núcleos metálicos en todo el espesor del miembro. Se retira entonces la máscara del miembro y éste se lava con una solución de lavado ácida o alcalina, a fin de eliminar por lavado la composición sensible a la radiación que había sido protegida por la cubierta opaca. La solución de lavado ácida o alcalina (o solución fijadora) no afecta a las superficies en las que la radiación ha reducido los cationes de metal a núcleos metálicos, siempre que la solución no se deje entrar en contacto con las superficies durante un tiempo mayor que unos pocos minutos, por ejemplo, 5 minutos o menos.

Específicamente, el miembro tratado se enmascara selectivamente con una película de máscara metálica, de haluro diazo (con el grupo -N:N-) o de plata, tal como se muestra en la Figura 11. Se obtiene entonces una imagen fotográfica del miembro cubierto con la máscara con el uso de una fuente de luz ultravioleta, ya sea colimada o sin colimar, de una longitud de onda de menos que 500 nanómetros. El catalizador, los núcleos de metal no conductor, requiere de por sí un mínimo de 200 milijulios de energía radiante para establecer una imagen fotográfica estable.

La energía de la luz ultravioleta es lo suficientemente fuerte como para penetrar a través del espesor del miembro poroso. De esta forma, en las operaciones de revestimiento subsiguientes, el metal conductor se deposita de forma continua a lo largo del eje Z y proporciona una continuidad eléctrica en este eje Z. Si se desea, puede aplicarse la energía de la luz ultravioleta en ambas caras del miembro plano.

Una vez transcurrido un periodo de normalización de 5 minutos, el material catalizado se lava entonces durante un corto periodo de entre 30 y 90 segundos en una solución de ácido sulfúrico, por ejemplo, una solución que consiste en el 8% de ácido sulfúrico en peso y el 92% de agua desionizada, ambos datos en peso, o en una solución alcalina consistente en 40 g/l de ácido etilen-diamino-tetraacético y 100 ml/l de formaldehído, ajustada a un pH mayor que 10 por medio de hidróxido de sodio. El propósito de esta etapa de lavado es eliminar del material el catalizador que no ha sido expuesto, al tiempo que se retiene la imagen reducida mediante la luz.

El material lavado que contiene la imagen selectiva se estabiliza a continuación con una solución de reemplazo de cationes metálicos reactivos. Una solución conveniente es:

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Solución de cationes metálicos reactivos

0,25 g/l de cloruro de paladio

8% en peso de ácido sulfúrico

92% en peso de agua

La imagen experimenta una reacción de reemplazo del cobre por un catión más estable, por ejemplo, el paladio. Se desea un sistema más estable debido a la tendencia del cobre a oxidarse en cantidades correspondientes a capas muy delgadas, y a la facultad del paladio a iniciar más rápidamente la reacción de reducción en un baño no electrolítico. El miembro se mantiene en esta disolución durante al menos 30 segundos, y se lava subsiguientemente en agua D.I. durante 1 minuto.

El miembro catalizado es recubierto selectivamente de forma no electrolítica con uno o más metales conductores, hasta obtener un espesor de deposición de entre aproximadamente 1,27 x 10^{-3} mm y 1,52 x 10^{-3} mm (entre 50 y 60 micropulgadas). Dichos metales incluyen cobre, níquel, oro, plata, platino, cobalto, paladio, rodio, aluminio y cromo. Durante el tiempo en que está en los baños no electrolíticos, el miembro es agitado con un movimiento de balanceo con el fin de favorecer la difusión del metal en la región más interna del substrato. El recubrimiento se lleva a cabo enjugando o aclarando en primer lugar en agua sin iones, a lo que sigue la inmersión en un baño de cobre no electrolítico agitado, durante un tiempo suficiente como para que se deposite el cobre en el material por encima del paladio y a través del espesor del substrato. De esta forma, dentro de las zonas seleccionadas a través del material según la dirección del eje Z, los nodos 50 y fibrillas 51 de material quedan al menos parcialmente recubiertas con una capa de metal conductor 56, la cual presenta una porción de eje Z 57 y unas plaquitas de contacto inferiores 58 y 59; véase la Figura 13. Así pues, el metal conductor 56 forma un recorrido continuo de conductividad 24 a través de las zonas seleccionadas, entre las plaquitas superiores e inferiores 58 y 59.

Si se ha de utilizar el material de anisotropía según el eje Z como miembro 8, entonces puede embeberse en él un elastómero 60 que rellene los poros 49 previamente designados. El elastómero puede incluir cualquier material que tenga propiedades elastómeras, tal como, si bien no está limitado por éstos, elastómeros con base de siloxanos (silício), acrílicos, cauchos de butilo, polietileno clorosulfatado, caucho de etilen-propileno, elastómeros fluorados, así como cauchos termoplásticos, incluyendo poliestirenos, polietilenos, neoprenos y polibutadieno. Preferiblemente, el elastómero es Dow Corning® 3-1753, el cual es, según se suministra, un líquido translúcido que tiene un intervalo térmico de uso de -55ºC a 200ºC, y tiene un peso específico, a 25ºC, de 0,98 y una viscosidad de 3,85 x 10^{-3} Pa\cdots (385 cps) a 25ºC. El revestimiento de conformado de Dow Corning® 3-1753 se endurece para formar un elastómero de silicona que no se fundirá ni se ablandará apreciablemente. Otros elastómeros son el Dow Corning® 3-1765 que, tal como se suministra, tiene un peso específico de 0,98 y una viscosidad de 2,30 x 10^{-3} Pa\cdots (230 cps), y el Dow Corning® 1-1405, que es translúcido y tiene, a 25ºC, un peso específico de 0,98 y una viscosidad de 4,50 x 10^{-3} Pa\cdots (450 cps).

Se prepara una solución de embebido a partir de elastómeros de silicona no adhesivos, tales como el Dow Corning® 3-1753, el 1-1405 y la silicona PSA 595 de General Electric, en un disolvente apropiado, tal como el octametil-trisiloxano (05-20), el metil-dimetil-formamato (DMF), el tetrahidrofurano (THF), alcoholes inferiores o de cadena corta, tales como los alcoholes C_{1}-C_{6}, preferiblemente el isopropanol, y el disolvente de cetona fabricado por la Dow Corning, de manera que el elastómero comprende entre el 10% y el 70% en peso de la solución. El elastómero se mezcla y disuelve cuidadosamente en el disolvente con el fin de formar una solución de elastómero, mediante agitación o técnicas de mezclado similares. La solución de elastómero se coloca en un depósito o en otra vasija adecuada, y el material selectivamente conductor en el eje Z se sumerge a continuación en la solución de elastómero con el fin de embeber o impregnar la solución en los poros del material. La inmersión puede llevarse a cabo por sumergimiento. Si bien el sumergimiento es una técnica de impregnación, pueden utilizarse también otros procedimientos capaces de impregnar el material con anisotropía en el eje Z con la solución de elastómero, tales como el rociado a presión.

El material con anisotropía en el eje Z que contiene la solución de elastómero se coloca en un soporte de secado y se somete a secado por aire durante entre 2 y 15 minutos, preferiblemente entre 5 y 10 minutos, y, de la forma más preferida, durante 5 minutos. El tiempo de secado viene dado por el tamaño de poro, por el espesor del material y por la cantidad de disolvente. Pueden requerirse periodos más largos o más cortos para el secado con aire si se han de secar con aire materiales con anisotropía en el eje Z más gruesos, o bien si están presentes cantidades mayores de disolvente. A continuación, el soporte que contiene el material de eje Z impregnado, secado por aire, se coloca en un horno calentado, que se mantiene a una temperatura de entre aproximadamente 95ºC y 145ºC, preferiblemente de aproximadamente 120ºC, durante un periodo de tiempo comprendido entre 10 y 70 minutos, preferiblemente de 30 minutos, a fin de retirar el disolvente. El secado y el calentamiento se llevan a cabo hasta que el contenido residual de disolvente se reduzca a menos que aproximadamente el 1,0% en peso, y, preferiblemente, el 0,2% en peso.

Si, por otra parte, se ha de emplear el material de anisotropía en el eje Z para la lámina contacto al nivel de la oblea y estratificada 9, entonces el material de eje Z se dispone embebido con un adhesivo de unión. Los pasos de comunicación del material de eje Z pueden ser rellenados con un adhesivo si se ha de emplear el material como una interfaz de conectador entre otros dos materiales conductores. Adhesivos adecuados incluyen resina epoxídica, resina de uretano, resina de silicona, resina de poliimida, resina de cianato-éster, o substancias similares. El adhesivo se embebe de forma conveniente en el interior de los poros mediante la inmersión del miembro en una solución del adhesivo. Para una resina epoxídica, un disolvente adecuado es la metil-etil-cetona. Una vez que el adhesivo se ha embebido o impregnado en el material de eje Z con el fin de proporcionar la capacidad de unión, éste se cuece a 160ºC, lo que hace que se cure o solidifique parcialmente el adhesivo.

Ejemplos de materiales con anisotropía en el eje Z

En los siguientes ejemplos, la solución de tratamiento catalítica que se utilizó fue preparada añadiendo a un litro de agua D.I. (destilada):

Componente	Cantidad (g)
Sal disulfónica de 2,6-disodio antraquinona	30
Sal disulfónica de 2,7-disodio antraquinona		30
Sorbitol	220	220
Acetato cúprico	15	15
Bromuro cúprico	0,5	0,5
Agente tenso-activo olin G-10	2	2
Ácido fluoro-bórico	PH 3,5-3,8

La solución de fijación utilizada consistía en el 8% de ácido sulfúrico en peso y el 92% de agua destilada en peso. Se utilizó también una solución de estabilización, que contenía los siguientes componentes.

Solución de estabilización

0,25 g/l de cloruro de paladio

8% en peso de ácido sulfúrico

92% en peso de agua destilada

Ejemplo 9

Como se preconiza en la Patente Nº 5.498.467, una membrana porosa y estirada de politetrafluoroetileno, obtenida de la W. L. Gore & Associates, se trató con un agente impregnador mediante inmersión en una solución del 75% de metanol, el 25% de etanol y el 1% en peso de co-polímero de tetrafluoroetileno y alcohol de vinilo, a temperatura ambiente y durante aproximadamente 30 segundos.

La membrana impregnada se sumergió entonces en una solución de tratamiento catalítica durante 60 segundos, y a continuación se secó en un horno a 50ºC durante 3 minutos. Una de las superficies de la membrana se enmascaró a continuación con puntos de una película diazo (grupo -N:N-), en la que los puntos tienen 0,15 mm (6 mil (1 mil = 1 milésima de pulgada)) de diámetro y un paso o distancia entre ellos de 0,30 mm (12 mil) (de centro a centro).

La membrana se expuso entonces a una fuente de luz ultravioleta colimada de 1600 milijulios durante aproximadamente 2 minutos. Una vez transcurrido un periodo de normalización de 5 minutos, la membrana tratada con rayos ultravioleta se lavó durante 30 segundos en la solución de fijación, a fin de eliminar la solución de tratamiento catalítica que no fue expuesta. La membrana constituida por formación selectiva de imagen se estabilizó a continuación sumergiéndola en la solución estabilizadora durante un minuto, y lavándola acto seguido con agua destilada durante un minuto.

La membrana estabilizada se sumergió a continuación en una composición de baño de electrodeposición de cobre (Shipleys 3), basada en una concentración por litro de agua destilada.

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Solución de electrodeposición

30 gramos de ácido etilendiamin-tetraacético

de 6 a 8 gramos de hidróxido de sodio

de 5 a 7 gramos de sulfato de cobre II

de 2 a 3 gramos de formaldehído

2 gramos de un agente tenso-activo dado

La membrana se agitó en el baño utilizado una barra de agitación durante 7 minutos y medio, a fin de favorecer la difusión del cobre a través de los poros de la membrana en la porción catalizada a través del eje Z.

Ejemplo 10

Como se preconiza en la Patente Nº 5.498.467, se impregnó una membrana de politetrafluoroetileno poroso de 150 micras (6 mil) de espesor y estirada, al someterla a una inmersión en 2-propanol durante 1 minuto. A continuación se sumergió en la solución de tratamiento catalítica durante un minuto, se secó, se cubrió con una máscara y se sometió a luz ultravioleta, después de lo cual se sometió a la solución de fijación y a la solución de estabilización, como en el Ejemplo 9. El material de eje Z se recubrió con cobre por electro-deposición, tal como en el Ejemplo 9, y luego se revistió con cobre, como en el Ejemplo 9.

Ejemplo 11

Se preparó una membrana de politetrafluoroetileno poroso de 50 micras (2 mil) de espesor y estirada, como en el Ejemplo 9, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran plaquitas de 0,076 mm (3 mil) dispuestas con un paso de 0,254 mm (10 mil).

Ejemplos 12-14

Se siguió el procedimiento del Ejemplo 9 para membranas formadas a partir de polietileno poroso, polipropileno poroso y poliuretanos porosos de celda abierta, a fin de producir un material con anisotropía según el eje Z que presentase pasos de comunicación conductores con forma irregular que se extendieran a lo largo del eje Z.

Material elastómero selectivamente conductor en el eje Z Ejemplo 15

Se embebió en el material de eje Z del Ejemplo 9 la siguiente solución:

Solución de elastómero

20 gramos de silicona 3-1765 (Dow Corning)

70 gramos de disolvente OS-20 (Dow Corning)

al disponer la solución en un depósito y sumergir el material de eje Z, el cual es soportado en un marco, en la solución. El material de eje Z impregnado se secó con aire durante 5 minutos en un soporte de secado. El soporte de secado se colocó en un horno que se calentó hasta 120ºC durante 30 minutos, a fin de eliminar el disolvente.

En los Ejemplos 16-20 que se proporcionan a continuación, el material de eje Z se impregna con un elastómero de silicona. Sin embargo, el material de eje Z se utiliza también sin el elastómero.

Ejemplo 16

Una membrana formada a partir de una membrana de politetrafluoroetileno poroso estirado que presenta una estructura de nodos y fibrillas según se muestra en la Figura 17 (con un aumento de x1.000), con un espesor de 76 \mum y una densidad de 0,22 g/cm^{3}, y que presenta un volumen de aire o de huecos del 70% a 25ºC, disponible en la W. L. Gore & Associates, se preparó como en el Ejemplo 10, a fin de constituir una membrana con anisotropía según el eje Z, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran plaquitas de 0,051 mm (2 mil) con un paso de 0,127 mm (5 mil). La membrana de eje Z se impregnó con una solución de silicona que contenía el 20% de silicona 3-1753 de Dow Corning®.

Ejemplo 17

Una membrana de politetrafluoroetileno similar a la del Ejemplo 16, con una estructura de nodos y fibrillas según se muestra en la Figura 14 (con un aumento de un factor 1.000), se preparó como en el Ejemplo 1, a fin de formar una membrana de eje Z, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran de 0,203 mm (8 mil) y tenían un paso de 0,381 mm (15 mil). La membrana de eje Z se impregnó con una solución de silicona que contenía el 30% de silicona 3-1753 de Dow Corning®.

Ejemplo 18

Una membrana de politetrafluoroetileno poroso estirado con una estructura de nodos y fibrillas según se muestra en la Figura 15 (con un aumento de un factor 1.500), con un espesor de 40 \mum y una densidad de 0,4 g/cm^{3}, y que presenta un volumen de aire o de huecos del 20% a 25ºC, disponible en la W. L. Gore & Associates, se preparó como en el Ejemplo 1, a fin de constituir una membrana con anisotropía según el eje Z, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran de 0,203 mm (8 mil) y estaban dispuestas con un paso de 0,381 mm (15 mil). La membrana de eje Z se impregnó con una solución de silicona que contenía el 30% de silicona 3-1753 de Dow Corning®.

Ejemplo 19

Una membrana de politetrafluoroetileno poroso estirado con una estructura de nodos y fibrillas según se muestra en la Figura 16 (con un aumento de un factor 1.000), con un espesor de 100 \mum y una densidad de 0,35 g/cm^{3}, y que presenta un volumen de aire o de huecos del 700% a 25ºC, disponible en la W. L. Gore & Associates, se preparó como en el Ejemplo 1, a fin de constituir una membrana con anisotropía según el eje Z, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran de 0,203 mm (8 mil) y estaban dispuestas con un paso de 0,381 mm (15 mil). La membrana de eje Z se impregnó con una solución de silicona que contenía el 30% de silicona 3-1753 de Dow Corning®.

Ejemplo 20

Una membrana de politetrafluoroetileno poroso estirado con una estructura de nodos y fibrillas según se muestra en la Figura 17 (con un aumento de un factor 1.000), con un espesor de 150 \mum y una densidad de 0,20 g/cm^{3}, y que presenta un volumen de aire o de huecos del 70% a 25ºC y está disponible en la W. L. Gore & Associates, se preparó como en el Ejemplo 1, a fin de constituir una membrana con anisotropía según el eje Z, a excepción de que las barras de enmascaramiento eran de 0,203 mm (8 mil) y estaban dispuestas con un paso de 0,381 mm (15 mil). La membrana de eje Z se impregnó con una solución de silicona que contenía el 30% de silicona 3-1753 de Dow Corning®.

Ejemplos 21-23

La membrana de substrato según el eje Z de los Ejemplo 9-11 se impregnó con un adhesivo epoxídico con el fin de proporcionarle la facultad de unión o ligadura, y se coció a 160ºC.

Ejemplos 24-29

Los materiales de eje Z, respectivamente de los Ejemplos 15-20, los cuales forman la matriz para el elastómero, se pusieron en contacto, en su estado no impregnado, con una resina de adhesivo epoxídico y se calentaron a 160ºC con el fin de formar un material adhesivo con anisotropía según el eje Z.

Las Figuras 18 y 19 son micrografías electrónicas de barrido de una plaquita o pastilla de 0,203 mm (8 mil) y de plaquitas de 0,203 mm (8 mil) dispuestas con un paso de 0,381 mm (15 mil), respectivamente.

Lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada

La lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9 se describirá con referencia a las Figuras 20-34, y tiene una superficie superior 8 provista de plaquitas de contacto (Figura 34), dispuestas en una configuración que se corresponde con los primeros terminales 13 de la unidad de base y con los tomes metálicos conductores resaltados situados en la superficie inferior. Cada una de las plaquitas de contacto se encuentra conectada eléctricamente a los topes conductores de la superficie inferior de la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada 9. Cuando se está utilizando el dispositivo de envejecimiento térmico o quemado, los topes conductores se encuentran en contacto con las plaquitas de contacto situadas en la oblea que se está ensayando.

Como se observa en la Figura 34, la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada incluye unas primera y segunda capas 62. La primera capa 61 está formada a partir de un material dieléctrico 63 que tiene al menos un paso conductor 64 formado en una de las superficies, 65, y conectado, respectivamente, a una plaquita conductora 66 dispuesta en la otra superficie. Estas capas forman el substrato que se trata para formar la parte de la lámina de contacto al nivel de la oblea. La primera capa 61 es un substrato 67, preferiblemente de Goreflex®, disponible en la W. L. Gore & Associates, Inc. En lugar del Goreflex®, se ha formado un material dieléctrico 63 de Speedboard C®, o bien de un compuesto de ePTFE de relleno-adhesivo, revestido de cobre.

La segunda capa 62 se ha formado de un material de eje Z poroso que tiene una serie de pasos de comunicación según el eje Z, conductores, eléctricamente aislados y con formas irregulares, con un tope o contacto de metal conductor situado en una superficie inferior de dicha segunda capa. El tope conductor 67 está conectado a las plaquitas conductoras 66 situadas en la primera capa 61 a través de una orificio ciego 64 y de los pasos de comunicación dispuestos según el eje Z y conductores, con formas irregulares, del material de eje Z que contiene el adhesivo.

Como se observa en las Figuras 20-34, la lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada de la Figura 34 se fabrica de unos primero y segundo substratos dieléctricos estratificados 67 y 68, respectivamente mostrados en las Figuras 20 y 24. Cada dieléctrico es estratificado con unas capas superior e inferior de cobre (Figura 20).

El substrato 67 incluye una capa conductora 69 (tal como, por ejemplo, cobre), una capa dieléctrica 70, hecha de Speedboard C® o un compuesto de ePTFE de pasta de adhesivo, y una capa conductora 71 (tal como, por ejemplo, cobre). La capa de dieléctrico 70 no debe contener ningún material que sea resistente al ataque superficial con procedimientos de láser o de plasma, tal como una capa de dieléctrico reforzado con vidrio. Materiales dieléctricos adecuados incluyen, si bien no están limitados por éstos, poliimidas y estratificados de poliimida, resinas epoxídicas, materiales orgánicos, o bien materiales dieléctricos compuestos, al menos en parte, de politetrafluoroetileno. Puede obtenerse un material dieléctrico de la W. L. Gore & Associates, Inc., bajo la denominación comercial material dieléctrico SPEEDBOARD®, o bien de los substratos porosos con relleno de SiO_{2}-adhesivo anteriormente descritos.

El espesor de la capa de dieléctrico es importante. El espesor definirá la altura de los contactos metálicos resultantes. Se aplica un material foto-resistente a las capas de cobre 69 y 71, respectivamente, y se obtiene una imagen en el mismo en el lugar donde se ha de formar una cavidad, por ejemplo, una depresión o paso. El cobre situado en un área expuesta (de la que se obtiene una imagen) (que no se muestra), se ataca superficialmente con eliminación de material por medio de un agente de ataque superficial adecuado convencional para el cobre, tal como una solución de ataque superficial con base de cloruro cúprico. Una vez que el cobre dentro del área expuesta se ha eliminado por ataque superficial, se hace visible una porción de la capa de dieléctrico 70. El material foto-resistente puede retirarse entonces del substrato.

La porción de dieléctrico expuesta es eliminada por ablación con un láser al objeto de definir una "cavidad" 72, dentro de la cual se formará un contacto metálico (Figura 21). Como se comprenderá, la capa de cobre 69 actúa como una máscara que permite la ablación de la porción de dieléctrico expuesta 70. La capa de cobre 71 actúa como un elemento de detención y definirá el fondo de la cavidad 72. La ablación de la porción de dieléctrico expuesta puede llevarse a cabo por medio de cualquier láser que sea adecuado para la ablación selectiva de dieléctricos orgánicos sin eliminar una capa de cobre. Los láseres que funcionan en longitudes de onda ultravioletas, tales como los láseres de excímeros y los láseres YAG triplicados o cuadruplicados, resultan particularmente adecuados. No obstante, resultan también adecuados otros tipos de láseres. El láser puede hacerse funcionar, bien en un modo de barrido, en el cual la superficie del substrato es recorrida con un gran punto de láser, o bien con un haz enfocado. Además de la ablación por láser de la porción de dieléctrico expuesta, es posible emplear otros procedimientos para eliminar selectivamente la porción de dieléctrico expuesta, tales como, si bien no se limitan a éstos, el ataque superficial con plasma, el ataque superficial con iones reactivos, o bien el ataque superficial químico. Sin embargo, el procedimiento de ablación con láser resulta particularmente adecuado, ya que permite un mayor control sobre la forma de la cavidad. La simple difracción proporcionará una forma cónica estrechada o biselada en el caso de emplear un procedimiento de ablación por láser en el modo de barrido.

Como consecuencia de ello, se forma una cavidad u orificio ciego 72. A continuación, el interior de la cavidad u orificio 72 se reviste con un metal conductor 73, tal como cobre. El cobre puede depositarse con cualquier técnica adecuada, tal como el revestimiento no electrolítico, la pulverización catódica, la evaporación o la deposición de un revestimiento conductor que permite la electro-deposición directa.

A continuación, toda la parte superior del substrato 67, así como una zona de plaquita de prospección 74, se reviste con un material foto-resistente 75 (Figura 22). El cobre expuesto 76 situado en la cara inferior del substrato 67 se elimina por ataque superficial por medio de cualquier agente convencional de ataque superficial adecuado para el cobre, tal como una solución de ataque superficial basada en cloruro cúprico. El material foto-resistente 75 se retira a continuación de las superficies superior e inferior del substrato, dejando la plaquita de cobre 77 (Figura 23). Opcionalmente, pueden depositarse una primera capa de níquel y una segunda capa de oro sobre la superficie externa de la plaquita 77, de manera que la capa de níquel actuará reduciendo la difusión de la capa de oro en la capa de cobre.

El segundo substrato estratificado dieléctrico 68 (Figura 24) es idéntico al substrato 67 e incluye una capa superior de cobre 78, un dieléctrico 80 y una capa inferior de cobre 79. Como con el substrato 67, la capa dieléctrica 80 no debe comprender ningún material que sea resistente al ataque superficial con un procedimiento con láser o con plasma, tal como una capa de dieléctrico reforzado con vidrio.

De nuevo, se aplica un material foto-resistente a las capas de cobre 78 y 79 (no mostrado), respectivamente, y se obtiene una imagen del área en la que se ha de formar una cavidad, depresión u orificio 81, con el uso de técnicas convencionales. La capa de cobre 78 de la zona expuesta de la que se ha obtenido una imagen (no mostrada), se elimina por ataque superficial con cualquier agente convencional de ataque superficial adecuado para el cobre, tal como una solución de ataque superficial con base de cloruro cúprico. Una vez que se ha atacado superficialmente el cobre situado dentro del área expuesta, queda visible una porción expuesta de la capa de dieléctrico 80, que se elimina por ablación con un láser, a fin de definir una "cavidad" 81 (Figura 25). Una vez que ha sido definida la cavidad u orificio 81, el substrato de base se trata de cualquier forma adecuada que deposite una capa conductora superficial 82, tal como de cobre, sobre las paredes laterales de la cavidad u orificio 81, tal y como se ha expuesto anteriormente en relación con el substrato 67. Se aplica entonces un material foto-resistente 83 sobre la cara superior del substrato 68 (Figura 26), y se obtiene una imagen del mismo a fin de formar plaquitas o pastillas y/o pistas, así como sobre la cara inferior del substrato 68, con el fin de evitar la deposición o la metalización.

Las zonas no protegidas por el material foto-resistente son metalizadas con un metal que presenta una capacidad de ataque superficial selectivo al cobre, tal como el níquel, y éste forma una capa de níquel 84 (Figura 27). A continuación, el níquel depositado puede ser revestido con una capa de oro con el fin de formar un contacto de baja resistencia. El material foto-resistente se elimina a continuación de las superficies superior e inferior del substrato (Figura 28).

La lámina de contacto al nivel de la oblea y estratificada se ensambla a continuación situando un material 87 selectivamente conductor en el eje Z entre dichos primero y segundo substratos dieléctricos estratificados y tratados, 85 y 86, de manera que el substrato tratado 85 se encuentra sobre la cara superior de dicho material de eje Z 87 (Figura 29). Las tres capas se estratifican conjuntamente a una temperatura de 223,9ºC (435ºF) y a una presión de 22,75 kg/cm^{2} (325 psi), por lo que un adhesivo dispuesto en dicho material de eje Z 87 une los substratos 85 y 86 entre sí.

Una vez que se ha formado la unidad de tres capas 88 (figura 30), se elimina por ataque superficial la capa de cobre 89 con el uso de una solución de ataque superficial del cobre, según se ha expuesto en lo anterior, dejando la capa 90 (Figura 31). A continuación, se elimina el dieléctrico 90, dejando la capa de cobre 91 provista de un tope 92 (Figura 32). Se aplica entonces un material foto-resistente 93 al orificio 94 y a las áreas circundantes 96 y 97 del substrato tratado (Figura 33), y la capa de cobre 98 y la capa de cobre que se expone, 95, se eliminan (Figura 34). Se elimina el material foto-resistente y se forma la lámina de contacto al nivel de la oblea. El orificio conductor 94 se conecta a la plaquita conductora 99, la cual se conecta entonces al tope 67 a través de los pasos de comunicación conductores dispuestos según el eje Z en el material de eje Z 87.

Procedimientos adecuados para formar el revestimiento de metal sobre el orificio incluyen, si bien no se limitan a éstos, una operación de deposición de cobre convencional no electrolítica, la pulverización catódica, la evaporación, o bien la deposición de un revestimiento conductor que permite la electro-deposición directa, o cualquier otro procedimiento adecuado. Puede añadirse cobre adicional depositado electrolíticamente con el fin de engrosar este depósito, con lo que se proporciona una superficie más robusta para las etapas de procesamiento adicionales.

La Figura 35 es una micrografía electrónica de barrido de un tope formado en la lámina de contacto al nivel de la oblea de acuerdo con el procedimiento anteriormente descrito.

En la Figura 36, el substrato de la Figura 26 se ha agrandado ligeramente con el fin de aportar las dimensiones de las superficies del orificio y de la plaquita que se forman para proporcionar el tope conductor. Como se observa en la Figura 36, el orificio tiene un diámetro superior A, estando A comprendido entre 25 \mum y 75 \mum, un diámetro de fondo B, estando B comprendido entre 10 \mum y 60 \mum, y una altura C, estando C comprendida entre 20 \mum y 75 \mum. El diámetro D de la plaquita que se forma del material foto-resistente 83 se encuentra comprendido entre 35 \mum y 150 \mum. El tope 67, que se muestra en las Figuras 34 y 37, tiene una punta substancialmente plana 101, la cual tiene un diámetro extremo de entre 5\mum y 50 \mum, con una tolerancia de \pm 2 \mum, que se soporta temporalmente en el orificio 81.

Claims (29)

1. Un método para formar una lámina de contacto (9) al nivel de una oblea, que comprende:

proporcionar un material (87) selectivamente conductor en el eje Z, que tiene un adhesivo contenido en el mismo; y

estratificar un primer material dieléctrico (86) sobre una superficie inferior de dicho material de eje Z (87), teniendo dicho material dieléctrico (86) un primer orificio ciego y conductor, formado sobre una superficie superior del mismo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

estratificar un segundo material dieléctrico (85) sobre una superficie superior de dicho material de eje Z (87), teniendo dicho material dieléctrico (85) un segundo orificio ciego y conductor, formado sobre una superficie superior del mismo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

eliminar el material dieléctrico (86) que rodea una superficie exterior de dicho primer orificio ciego y conductor, a fin de formar un tope conductor (92).

4. El método de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el cual dicho material (87) selectivamente conductor en el eje Z contiene pasos de comunicación (44) conductores e irregularmente configurados, estando dichos pasos de comunicación aislados eléctricamente entre sí tanto en la dirección axial X como en la dirección axial Y, y extendiéndose desde una de las caras de dicho material de eje Z hasta la otra cara de dicho material de eje Z.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente estratificar al menos un tope (92), configurado uniformemente y que pende hacia abajo, en una superficie inferior de dicho material de eje Z (87), en el cual dicho tope (92) tiene una punta plana libre.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 3, 4 ó 5, que comprende adicionalmente acoplar o conectar una superficie superior de dicho primer material dieléctrico (86) a plaquitas o pastillas conductoras (99) de un componente electrónico.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho material de eje Z (86) se ha formado de un substrato poroso.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual dicho substrato poroso contiene un adhesivo que tiene una temperatura de transición a fase vítrea, T_{g}, de al menos 200ºC.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual dicho substrato poroso es un fluoropolímero.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual dicho fluoropolímero poroso es politetrafluoroetileno (PTFE).

11. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual dicho fluoropolímero es un politetrafluoroetileno expandido y poroso.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual dicho fluoropolímero es un co-polímero poroso de politetrafluoroetileno.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina epoxídica.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina acrílica.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina de uretano.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina de silicona.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina de poliimida.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es una resina de éster de cianato.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual dicho adhesivo es al menos uno de entre un adhesivo epoxídico, un adhesivo de éster de cianato, un adhesivo de poliimida y un adhesivo acrílico.

\newpage

20. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho material de eje Z (87) tiene un grosor de entre 5 y 500 \mum (entre 5 y 500 micras).

21. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho material de eje Z (87) tiene un grosor de entre 10 y 125 \mum (entre 10 y 125 micras).

22. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho material de eje Z (87) tiene un grosor de aproximadamente 75 \mum (75 micras).

23. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho material de eje Z (87) tiene un grosor de aproximadamente 50 \mum (entre 50 micras).

24. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de cobre, de cobre y níquel, o bien de cobre, níquel y oro.

25. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de níquel.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de plata o de oro.

27. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de platino, de paladio o de rodio.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de cobalto.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dichos pasos de comunicación conductores (44) se han formado de aluminio o de cromo.