Verfahren zur Herstellung von elektrischen Baueinheiten und nach dem Verfahren hergestellte elektrische Baueinheit Die Zuverlässigkeit einer Einrichtung aus elektri- schen Buuele:
menten wie Transistoren, Widerständen, Kapazitäten usw. hängt wesentlich von der Zuverlässig keit der Verbindungen zwischen .den verschiedenen Bau elementen und zur Aussenwelt ab. Die maximale Schnelligkeit von verarbeitbaren Informationen hängt wesentlich von der Kürze der Verbindungswege sowie deren definierter Impedanz ;ab.
Bekannte Verfahren zum Verbinden von diskreten Bauelementen untereinander und dem Anschluss nach aussen benützen in der Regel bereits Leferplatten nach Art der Mehrebenenschaltumgen auf .denen die Bauelemente beispielsweise durch Schweis- sen angebracht werden.
Die Herstellung von Schweiss- verbindungen zwischen Leiterzügen nach Art gedruck ter Schaltungen und den Anschlüssen miniaturisierter Bauelemente ist jedoch ein wenig befriedigender, auf wendiger und komplizierter Vorgang. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Leiterplatten zu benutzen, die als Anschlusstellen Bohrungen mit metallisierter Lochwand aufweisen,
.die zur Aufnahme von Metallstiften dienen sollen, welche vermittels eines Diffusionsvorganges elek trisch und mechanisch mit der Lochmetallisierung ver bunden sind und deren aus der Leiterebene heraus ragende Endabschnitte zur Ausbildung von Schweiss- verbindungen zu den Anschlüssen ,der Bauelemente be- nutzt werden.
Die Herstellung solcher, beispielsweise aus Kupfer- Indium bestehenden Metallverbindungen zwischen An- schlusstift und Lochwandmetallisierung ist jedoch ein komplizierter Vorgang,
der hohe Anforderungen an die mechanische Präzision und Überwachung des Vorganges zur Ausbildung der Legierung stellt und sich damit für Mmsenanwendungsgeblete wenig eignet.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile weitgehend und ermöglicht es, auch Miniaturbauele- mente in gross;er Dichte anzubringen und untereinander sowie mit der Aussenwelt über ausserordentlich furze, zuverlässige Verbindungswege und Kontaktstellen zu der gewünschten elektrischen Schaltung zusammenzuschal ten.
Die Erfindung beftrifft ein Verfahren, zum Her- stellen von elektrischen Baueinheiten, die Schaltungs- platten mit elektrischen Lemterzügen sowie aktive oder/ und passive elektrische Bauelemente besitzen. Dieses Ver- fahren zeichnet sich <RTI
ID="0001.0102"> dadurch aus, dass ein plattenförmi- ger Träger aus Isolierstoff in vorbestimmter geometrischer Anordnung mit diesen Träger durchsetzenden An- schlusselementen versehen wird,
dass auf mindestens einer der Flächen des Isolierstoffträgers aktive oder/ und passive elektrische Bauelemente angebracht wer den,
dass diese Bauelemente in vorbestimmter AnordL- nung mit ihnen zugeordneten elektrischen Anschluss- elementen elektrisch leitend verbunden werden und dass der Isolierstoffträger als Unterlage für den Aufbau einer elektrischen Leiteranordnung benützt wird., ,
deren Lei terzüge mit ihnen zugeordneten elektrischen Bauelemen ten sowie mit Anschluseelementen verbunden wenden.
Die Erfindfung betrifft auch eine nach diesem Ver fahren hergestellte elektrische Bauelementeneinheit. Die selbe zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Isolier- stoffträger .aufweist, der mit diesen durchsetzenden An schlusselementen versehen ist,
.dass weiterhin der Isolier- stoffträger als Unterlage für die aktiven oder/und passi ven elektrischen Bauelemente benutzt ist, wobei diese mit den ihnen zugeordneten Anschlusselementen elek trisch leitend verbunden sind,
und dass der Isolierstoff träger als Unterlage für den Aufbau einer elektrischen Leiteranordnung dient, die elektrisch mit den aktiven oder/und passiven Bauelementen sowie mit den An- schlusselementen verbunden ist.
Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Aus- führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Fig. 1 ist eine Grundrissdarstellung eines erfindungs- gemässen Bauelemen es, Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnitt- Linie 2-2,
Fig.3a-3e sind vergrösserte Ausschnittsdarstellun- gen der Oberfläche des in Fig. 1 dargestellten Bauele mentes, und zwar in verschiedenen Herstellstadien.
Fig. 1 zeigt einen Träger 10 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Keramik, Glas oder Kunststoff, in welchem Stifte oder andere Anschlusselemente 11 aus geeignetem Material in einem gewünschten Abstand und in gewünschter Anordnung angebracht sind.
Diese Stifte können beispielsweise voneinander einen Abstand von 0,5 mm besitzen und aus Platin bestehen und sie kön nen an beiden Seiten des Trägers 10 aus dessen Ober fläche in gewünschter Weise hervorragen.
Die Anschlusselemente 11 können dazu dienen, elek trische Verbindungen zu auf dem Träger angebrachten Halbleiterbauelementen 12 herzustellen. Die Verbin dung kann beispielsweise vermittels Thermo-Kompres- sionsschweissungerfolgen. Wie in Fig. 2 dargestellt, können die Halbleiterbauelemente in üblicher Weise von einem geeigneten Behältnis umschlossen werden, das beispielsweise vakuumdicht ist.
Die nicht als Trägerfläche für die Halbleiterelemente benutzte Oberfläche :des Trägers 10 ist die Trägerfläche 10a für ein elektrisch leitendes Verbindungsnetzwerk nach Art der gedruckten Schaltungen. Die Leiterzüge dieses Verbindungsnetzwerkes können hierbei vorzugs weise in mehreren von einander isolierten Ebenen an geordnet sein, also sogenannte Mehreb:enenschaltungen bilden.
Nach einer Ausführungsform :der Erfindung wer den die Anschlusselemente 11 zweckmässiger Weise der art abgeschliffen, dass sie mit der Trägeroberfläche 10a in einer Eben-. enden.
Dieses Leitungsmuster 13 dient dazu, die gewünsch ten Verbindungen zwischen den Halbleiterelementen 12 und von ihnen zur Aussenwelt herzustellen. Für letzte ren Zweck dienen beispielsweise Anschlusselemente ge- ei9nzter Form 11a;
diese dienen beispielsweise dazu, den Anschluss zu einer sogenannten Mutterschaltung herzu stellen, wobei le@tzte@re :gegebe.ne,nàlls .eine Mehrzahl der artiger Bauelemente trägt und in der gewünschten Funk tion entsprechenden Weisse untereinander ,sowie mit an deren Elementen und insbesondere der Aussenwelt ver bindet.
Das Leitermusternetzwerk 13 kann beispielsweise aus mehreren Leltereben:en bestehen, also eine Mehr ebenenschaltung bilden, wobei die einzelnen Leiterzüge dieser Ebenen 14, 15 in gewünschter Weise mit den An- schlusselementen verbunden sind, und entsprechende Verbindungen zwischen Leiterzügen verschiedener Ebe nen an gewünschten Stellen hergestellt werden.
Das Verfahren zum Herstellen derartiger Bauele mente b-.st-.ht dahzr z. B. darin, zumindest eine Ober fläche eines geeigneten Trägers 10, .der mit Anschlussele- menten 11 und l l a ausgestattet ist, mit einem Verbin- dungsnetzwerk nach Art der gedruckten Schaltungen auszurüsten, und zwar vorzugsweise in Form sogenann- ter Mehrebenenschaltungen,
wobei die Leiterzüge ent sprechende Verbindungen zu den Anschlusselementen 11 bzw. 11 a herstellen, bzw. Leiterzüge verschiedener Ebnen in gewünschter Weise miteinander verbunden werden und die nicht zur Ausbildung des Leitungsnetz- werkes benutzte Oberfläche des Trägers 10 als Träger für Bauelemente zu benutzen, die gleichfalls in:
ge wünschter Weise mit den Anschlusselementen 11 leitend verbunden werden. Vorzugsweise werden in einem Ver fahrensschritt zumindest diese Elemente vakuumdicht umschlossen.
Die einzelnen Leiterzüge das Leitungsnetzwerkes können vorzugsweise durch stromlose Abscheidung von Kupfer ausgebildet werden, jedoch können auch andere bekannt gewordene Methoden zur Meitallabscbeidung erfolgreich benutzt werden. Im folgenden soll beispiels- weise und anhand der Fig. 3a-3e die Ausbildung des Schaltungsnetzwerkes beschrieben werden.
Hierbei soll die Ausbildung der Leiterzüge vermittels stromloser Me- tallabscheidung aus geeigneten Bädern erfolgen. Hierzu wird zunächst dem Leitermuster entsprechende Ober flächenbezirke von 10a entweder direkt oder nach dem Aufbringen eines Substrates für die stromlose Metall abscheidung aus geeigneten Metallsulzbädern aktiviert.
Dies kann beispielsweise durch Aufdampfen von Metall geschehen; vorzugsweise jedoch wird :die Aktivierung vermittels chemischer Prozesse ausgeführt, beispielsweise die ganze Oberfläche in bekannter Weise mit einer Zinn- salzIösung und anschliessend einer Palladiumsalzlösung behandelt bzw.
eine Abmischung aus einer katalytisch wirkenden Substanz und geeigneten Füllern, Lösungs- mitteln, Kunststoffen und Harzen aufgebracht. Sodann kann die ganze Oberfläche beispielsweise einem stromlos Kupfer oder Nickel oder ein anderes gewünschtes Me tall abscheidendes Bad ausgesetzt werden und so mit einer Metallschicht versehen werden (Fig. 3b).
Im An- schlass daran wird sodann das eigentliche Leitermuster mittels eines auf die unerwünschten Biezirke begrenz ten Ätzvorganges ausgebildet.
Bei dieser AusfühTungs- fomn der Erfindung ist es nicht erforderlich, die ganze Metalla,bscheidung .stromlos vorzunehmen; nach dem Ausbilden einer genügend leitfähigen Schicht kann viel mehr der weitere Aufbau der Metallschicht vermittels eines galvanischen Vorganges erfolgen.
Als Resultat .dieses Verfahrensschrittes ergibt sich das Leitermuster einer ersten Leitermusterebene 3c. Vorzugsweise kann jedoch die katalytisch gemachte Oberfläche 10a vor dem Einbringen in ein stromlos Me tall abscheidendes Bad mit Einer Maske versehen wer den, die alle nicht denn gewünschten Lelte@rmuster ent- sprechenden Bezirke abdeckt.
Diese Schicht besteht aus einem Material, das den nachfolgenden zur Herstellung des Leitermusters erforderlichen Verfahrensschritten widersteht; sie kann aus einem sogenannten Photo- resist bestehen oder aus einer in einem geeigneten Druckverfahren aufbringbaren Druckfarbe oder Lack schicht. Anschliessend wird sodann die derart maskierte Oberfläche einem stromlos metallabscheidenden Bad ausgesetzt und so :das Leitermuster ausgebildet.
Nach einer bsvorzugtran Ausgestaltung der Erfin dung befinden sich die Leiterzüge in mehreren Ebenen. Hierzu wird zunächst, die mit dem Leitermuster der ersten Ebenen 3c versehene Oberfläche 10a mit einer Isolier- und Trennschicht versehen, wobei lediglich jene Bezirke ummaskiert bleiben,
die zum Ausbilden der Verbindungen zu Leiterzügen des Leitermusters der nächsten Ebene dienen sollen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die ganze Oberfläche zunächst mit einem geeigneten Photoresist versehen werden, das die er forderlichen elektrischen Isoliereigenschaften besitzt.
Anschliessend wird die Photoresistschicht im Photo druck und Entwicklung von jenen Stellen entfernt, an denen Verbindungen hergestellt werden sollen (3e). Hierauf wird auf der so vorbehandelten Oberfläche das nächste Leiterzugmuster ausgebildet.
Hierzu kann bei spielsweise .die ganze Oberfläche katalytisch wirksam gemacht werden und sodann,die nicht dem Leitermuster entsprechenden Oberflächenbezirke können im Photo- oder einem anderen Druckverfahren abgedeckt werden, oder es kann ein dem auszubildenden Leitermuster ent sprechendes Muster als Druckbild hergestellt werden, wobei die Druckfarbe eine katalytisch wirksame Sub stanz enthält und für gute Haftung sorgt.
Anschliessend wird das eigentliche Leitermuster durch stromlose Metallabscheidung hergestellt. Diese Verfahrensschritte werden entsprechend der Zahl der erwünschten Leiterzugebenen wiederholt.
In Ader vorliegenden Beschreibung sind die wesent lichen Vorteile ider Erfindung nach dem derzeitigen Stande beschrieben. Dennoch wird ,der Fachmann ohne Schwierigkeit erkennen, dass zahlreiche weitere Ausge- staltungsformen der Erfindung möglich sind.
Process for the production of electrical components and electrical component produced according to the process The reliability of a device from electrical bundles:
Elements such as transistors, resistors, capacitances, etc. depend essentially on the reliability of the connections between the various components and the outside world. The maximum speed of processable information depends essentially on the shortness of the connection paths and their defined impedance.
Known methods for connecting discrete components with one another and for connecting them to the outside generally already use Lefer plates in the manner of multi-level switchgear on which the components are attached, for example by welding.
The production of welded connections between conductor tracks in the manner of printed circuits and the connections of miniaturized components is, however, a less satisfactory, agile and complicated process. It has also already been proposed to use printed circuit boards which have holes with a metallized hole wall as connection points,
.which are to serve to accommodate metal pins which are electrically and mechanically connected to the hole metallization by means of a diffusion process and whose end sections protruding from the conductor plane are used to form welded connections to the connections of the components.
The production of such metal connections, for example made of copper-indium, between the connection pin and the hole-wall metallization is a complicated process.
which places high demands on the mechanical precision and monitoring of the process for forming the alloy and is therefore not very suitable for use in mills.
The present invention largely avoids these disadvantages and enables even miniature components to be attached in large density and to be interconnected with one another and with the outside world via extremely fast, reliable connection paths and contact points to form the desired electrical circuit.
The invention relates to a method for the production of electrical components which have circuit boards with electrical modules and active and / or passive electrical components. This procedure is characterized by <RTI
ID = "0001.0102"> characterized in that a plate-shaped carrier made of insulating material is provided in a predetermined geometric arrangement with connection elements penetrating this carrier,
that active and / or passive electrical components are attached to at least one of the surfaces of the insulating material carrier,
that these components are connected in a predetermined arrangement with electrical connection elements assigned to them in an electrically conductive manner and that the insulating material carrier is used as a base for the construction of an electrical conductor arrangement.
whose Lei terzug turn with them assigned electrical Bauelemen and connected with connection elements.
The invention also relates to an electrical component unit produced according to this process. The same is characterized by the fact that it has an insulating material carrier, which is provided with connecting elements that penetrate through it,
.that the insulating material carrier is still used as a base for the active and / or passive electrical components, these being connected in an electrically conductive manner to the connection elements assigned to them,
and that the insulating material carrier serves as a base for the construction of an electrical conductor arrangement which is electrically connected to the active and / and passive components and to the connection elements.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained below with the aid of the drawing. 1 is a plan view of a structural element according to the invention, FIG. 2 is a sectional view along the section line 2-2,
3a-3e are enlarged excerpts of the surface of the component shown in FIG. 1, specifically in different stages of manufacture.
1 shows a carrier 10 made of insulating material, for example made of ceramic, glass or plastic, in which pins or other connection elements 11 made of suitable material are attached at a desired spacing and in the desired arrangement.
These pins can, for example, have a distance of 0.5 mm from one another and are made of platinum and they can protrude in the desired manner on both sides of the carrier 10 from its upper surface.
The connection elements 11 can serve to establish electrical connections to semiconductor components 12 attached to the carrier. The connection can be made, for example, by means of thermal compression welding. As shown in FIG. 2, the semiconductor components can be enclosed in the usual way by a suitable container which is, for example, vacuum-tight.
The surface not used as a carrier surface for the semiconductor elements: of the carrier 10 is the carrier surface 10a for an electrically conductive connection network in the manner of printed circuits. The conductor tracks of this connection network can be arranged in a number of layers isolated from one another, that is to say form so-called multi-rebate circuits.
According to one embodiment: of the invention, the connecting elements 11 are conveniently ground off in such a way that they are flush with the carrier surface 10a. end up.
This line pattern 13 is used to produce the desired connections between the semiconductor elements 12 and from them to the outside world. For the latter purpose, for example, connection elements of a cut shape 11a are used;
These serve, for example, to establish the connection to a so-called mother circuit, whereby le @ tzte @ re: gebe.ne, nàlls. carries a majority of these types of components and in the desired function corresponding white among each other, as well as with other elements and in particular connected to the outside world.
The conductor pattern network 13 can consist, for example, of several conductor levels, i.e. form a multi-level circuit, with the individual conductor tracks of these levels 14, 15 being connected to the connection elements in the desired manner, and corresponding connections made between conductor tracks of different levels at desired points will.
The method for producing such compo elements b-.st-.ht dahzr z. B. in equipping at least one surface of a suitable carrier 10, which is equipped with connection elements 11 and 11 a, with a connection network in the manner of printed circuits, preferably in the form of so-called multi-level circuits,
whereby the conductor tracks make corresponding connections to the connection elements 11 and 11 a, or conductor tracks of different levels are connected to each other in the desired manner and the surface of the carrier 10 not used to form the line network is to be used as a carrier for components that also in:
ge desired manner with the connection elements 11 are conductively connected. At least these elements are preferably enclosed in a vacuum-tight manner in one process step.
The individual conductor tracks of the line network can preferably be formed by electroless deposition of copper, but other known methods of metal deposition can also be used successfully. In the following, the design of the circuit network will be described by way of example and with reference to FIGS. 3a-3e.
In this case, the conductor tracks are to be formed by means of electroless metal deposition from suitable baths. For this purpose, upper surface areas of 10a corresponding to the conductor pattern are activated either directly or after applying a substrate for electroless metal deposition from suitable metal sulphide baths.
This can be done, for example, by vapor deposition of metal; however, preferably: the activation is carried out by means of chemical processes, for example the entire surface is treated or treated in a known manner with a tin salt solution and then a palladium salt solution.
a mixture of a catalytically active substance and suitable fillers, solvents, plastics and resins is applied. The entire surface can then be exposed to, for example, an electroless copper or nickel or another desired bath which deposits metal and thus provided with a metal layer (FIG. 3b).
Following this, the actual conductor pattern is then formed by means of an etching process that is limited to the undesired bending areas.
In this embodiment of the invention it is not necessary to carry out the entire metal deposition without current; After the formation of a sufficiently conductive layer, the further construction of the metal layer can be carried out by means of a galvanic process.
The result of this process step is the conductor pattern of a first conductor pattern level 3c. Preferably, however, the catalytically made surface 10a can be provided with a mask before being introduced into an electroless metal-depositing bath, which mask covers all areas that do not correspond to the desired pattern.
This layer consists of a material which withstands the subsequent process steps required to produce the conductor pattern; it can consist of a so-called photoresist or a layer of printing ink or lacquer that can be applied using a suitable printing process. The surface masked in this way is then exposed to an electroless metal-depositing bath and thus: the conductor pattern is formed.
According to a bsvorzugtran embodiment of the invention, the conductors are in several levels. For this purpose, the surface 10a provided with the conductor pattern of the first level 3c is provided with an insulating and separating layer, with only those areas remaining masked
which are to be used to form the connections to conductor tracks of the conductor pattern of the next level. For this purpose, for example, the entire surface can first be provided with a suitable photoresist that has the required electrical insulating properties.
The photoresist layer is then removed in the photo printing and development from those places where connections are to be made (3e). The next conductor pattern is then formed on the surface pretreated in this way.
For this purpose, for example, the entire surface can be made catalytically effective and then the surface areas that do not correspond to the conductor pattern can be covered in photo or another printing process, or a pattern corresponding to the conductor pattern to be formed can be produced as a printed image, with the printing ink contains a catalytically active substance and ensures good adhesion.
The actual conductor pattern is then produced by electroless metal deposition. These process steps are repeated according to the number of conductor additions desired.
In the present description, the essential advantages ider invention are described according to the current state. Nevertheless, the person skilled in the art will recognize without difficulty that numerous other embodiments of the invention are possible.