PL226547B1 - SposóbJ z ceramiki współspiekanej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami w podłożach z ceramiki współspiekanej.

Wielowarstwowe układy elektroniczne wykonane w technologii ceramiki współspiekanej (LTCC) składają się z wielu warstw podłoży ceramicznych, na których naniesiona jest mozaika ścieżek przewodzących oraz drukowanych elementów biernych. Poszczególne warstwy złożone w pakiet są odpowiednio prasowane i wypalane, a końcowym efektem jest wielowarstwowy układ elektroniczny. Technologia ta jęst szeroko stosowana do wytwarzania wytrzymałych układów elektronicznych stosowanych w przemyśle samochodowym (moduły ABS, Airbag), lotniczym (układy żyroskopowe) oraz medycznym (moduły biosensoryczne). Stosowanie technologii wielowarstwowych układów hybrydowych na podłożach ceramicznych umożliwia zwiększenie skali integracji oraz niezawodności modułów elektronicznych.

W amerykańskim opisie patentowym nr US 4 802 945 przedstawiony jest sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami przez wypełnianie otworów materiałem przewodzącym w podłożach LTCC pastą przewodzącą za pomocą rakli. Podłoże mocowane jest do sitodrukarki, następnie porcja pasty przewodzącej przeciskana jest przez otwory w podłożu za pomocą rakli. Nadmiar pasty zbierany jest z powierzchni podłoża przez przesuwającą się raklę. Wadą tego procesu jest skomplikowany sposób zamocowania delikatnego podłoża, duże ciśnienie oraz siły ścinające wywierane przez przesuwająca się raklę. W trakcie tych czynności często dochodzi do uszkodzenia delikatnego podłoża. Kolejną wadą jest duża średnica otworów VIA podyktowana duża lepkością pasty. Gęsta pasta musi zostać wciśnięta w otwór i wypełnić go całkowicie, a im większy otwór, tym łatwiej osiągnąć całkowite wypełnienie przy danym ciśnieniu i nacisku rakli.

Opis patentowy nr US 5 927 193 przedstawia sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami przez wypełnianie otworów materiałem przewodzącym w podłożach z ceramiki współspiekanej techniką sitodruku. Podłoże umieszcza się na porowatym stoliku próżniowym stale odsysając powietrze spod podłoża oraz z otworów. Następnie, precyzyjnie pozycjonuje się szablon lub sito za pomocą kołków. Na szablon nakłada się pastę przewodzącą i rozprowadza się ją za pomocą rakli. Wadą tego procesu jest skomplikowany sposób zamocowania delikatnego podłoża, duże ciśnienie wywierane przez przesuwającą się raklę. W trakcie tych czynności często dochodzi do uszkodzenia delikatnego podłoża. Kolejną wadą jest duża średnica otworów VIA podyktowana duża lepkością pasty. Gęsta pasta musi zostać wciśnięta w otwór i wypełnić go całkowicie, im większy otwór, tym łatwiej osiągnąć całkowite wypełnienie przy danym ciśnieniu i nacisku rakli.

Opis patentowy nr US 6 708 873 przedstawia sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami przez wypełnianie otworów materiałem przewodzącym za pomocą przesuwnej głowicy ciśnieniowej. Głowica przyciskana jest do podłoża dużym ciśnieniem w celu uszczelnienia szczelin pomiędzy podłożem a stołem urządzenia oraz pomiędzy głowicą i podłożem. Głowica przesuwa się po podłożu i kiedy dysza głowicy znajdzie się nad otworem następuje wtrysk pasty pod dużym ciśnieniem. Pasta podawana jest stale pod ciśnieniem. Wadą tego sposobu jest wywieranie dużych nacisków na delikatne podłoże, co sprzyja deformacjom. Duże siły ścinające w trakcie posuwu głowicy narzucają ograniczenia projektowe podłoży pod względem liczby i rozmieszczenia otworów. Budowa głowicy narzuca również kształt i rozmiar podłoża, jakie może być wykorzystane.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami przez wypełnianie otworów materiałem przewodzącym w podłożach z ceramiki współspiekanej, charakteryzującego się mniejszymi ograniczeniami technologicznymi w stosunku do innych istniejących technik.

Sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami w podłożach z ceramiki współspiekanej, według wynalazku, polega na tym, że do wypełnienia otworu stosuje się tusz przewodzący oraz stanowisko do druku metodą strumieniową. Drukarka wyposażona w głowicę do druku strumieniowego w sposób automatyczny pozycjonuje głowicę nad otworem w podłożu, po czym następuje nanoszenie materiału przewodzącego - tuszu, przez wystrzeliwanie pojedynczych kropel tuszu do otworu. Technika jest bezkontaktowa.

W porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami sposób wypełniania otworów materiałem przewodzącym w celu wykonania połączenia elektrycznego pomiędzy warstwami podłoża z ceramiki współspiekanej, według wynalazku, charakteryzuje się brakiem kontaktu elementów drukarki z powierzchnią podłoża, nie wywiera nacisku, ani sił ścinających na podłoże. Usuwa to ograniczenia projektowe ukłaPL 226 547 B1 dów elektronicznych pod względem liczby oraz rozmieszczenia otworów. Nie ma też potrzeby stosowania stolika porowatego, ani szablonów lub sit. Mała lepkość tuszu oraz precyzyjne pozycjonowanie pozwala na znaczą redukcję średnicy otworu i zwiększenie skali integracji wytwarzanego układu.

P r z y k ł a d

Folię LTCC Dupont z wydrążonymi laserowo otworami przelotowymi o średnicy 50 μm umieszcza się na stole roboczym stanowiska do druku techniką strumieniową. Predefiniowane pozycje otworów są wprowadzane do oprogramowania drukarki. Drukarka odnajduje otwory i dokonuje korekty pozycji w celu umieszczenia głowicy drukującej bezpośrednio nad otworem. Następnie, rozpoczyna się wystrzeliwanie kropel tuszu z nanocząstkami srebra AX-JP, otwór zostaje wypełniony przez tusz i zostaje wykonane połączenie elektryczne dwóch warstw przez otwór.

Sposób wypełniania otworów materiałem przewodzącym w celu wykonania połączenia elektrycznego pomiędzy warstwami podłoża z ceramiki współspiekanej, według wynalazku może znaleźć zastosowanie przy produkcji układów hybrydowych o wysokiej skali integracji w przemyśle samochodowych lub medycznym.

Claims (1)

1. Sposób wykonywania połączeń elektrycznych pomiędzy warstwami w podłożach z ceramiki współspiekanej, znamienny tym, że drukarka wyposażona w głowicę do druku strumieniowego w sposób automatyczny pozycjonuje głowicę nad otworem w podłożu, po czym następuje nanoszenie materiału przewodzącego - tuszu, przez wystrzeliwanie do otworu pojedynczych kropel tuszu z nanocząstkami srebra AX-JP.