DE102008014690A1

DE102008014690A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaltungsträgern

Info

Publication number: DE102008014690A1
Application number: DE102008014690A
Authority: DE
Inventors: Helmut Heinz; Bernhard Schuch
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2009115069A3; US20110048640A1; DE112009000077A5; WO2009115069A2; EP2266376A2; JP2011519474A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Herstellung von Schaltungsträgern, mit den Schritten: - Bereitstellen eines Substrats (1) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (2), - Aufbringen einer elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur (3) auf dem Substrat (1), mittels der elektronische Bauteile (2) auf dem Substrat (1) miteinander verbunden werden und - Aufbringen elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleberstrukturen (4) auf dem Substrat (1), mittels der die elektronischen Bauteile (2) mit der Basisstruktur (3) elektrisch leitfähig verbunden werden. Dabei werden zur automatisierten optischen Kontrolle der elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Leitkleberstrukturen (4) und der elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur (3) die Leitkleberstrukturen (4) von der Basisstruktur (3) dadurch optisch unterschieden, dass ein eingefärbter elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber zur Herstellung der Leitkleberstruktur auf das Substrat (1) aufgebracht wird, so dass ein zu automatisierten optischen Kontrolle der Leitkleberstrukturen (4) und der Basisstruktur (3) notwendiger Kontrast zwischen den Leitkleberstrukturen (4) und der Basisstruktur (3) hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaltungsträgern und einen elektrisch leitfähigen, silberhaltigen Leitkleber zur Verwendung in einem solchen Verfahren gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Auf Schaltungsträgern, wie sie zum Beispiel in Steuergeräten für die Automobilindustrie verwendet werden, wird eine metallische, elektrisch leitfähige Basisstruktur wie Leiterbahnen bzw. Kontaktpads zur Kontaktierung von elektronischen Bauelementen unter anderem aus silberhaltigen Materialien insbesondere in Dickschicht- oder auch Dünnschichttechnik aufgebracht.
Neben diesen silberhaltigen Materialien sind auch andere metallische Materialien zur Herstellung der leitfähigen Basisstruktur möglich, die ebenfalls silberfarben scheinen. Die Kontaktierung von elektronischen Bauelementen mit diesen metallischen, elektrisch leitfähigen Basisstrukturen erfolgt häufig mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen, wobei hier überwiegend Epoxidharzklebstoffe mit einer Füllung aus Silber- oder anderen Metallpartikeln, beispielsweise Nickel, als Leitkleber zum Einsatz kommen.
Da der Automatisierungsgrad bei der Herstellung der Schaltungsträger sehr hoch ist, besteht unter anderem die Forderung, die durch das Aufbringen des Leitklebers auf den Schaltungsträger erzeugten Leitkleberstrukturen und die Basisstruktur mit einer automatischen optischen Inspektion, zum Beispiel einer Kamera oder einem Röntgenapparat, zu erfassen und deren Position und Umrisse zu kontrollieren.
Aufgrund gleicher oder ähnlicher Färbung der metallischen Basisstruktur und des Leitklebers ist der Kontrast in der Regel zu schwach, um die Leitkleberstrukturen von der Basisstruktur zu unterscheiden.
Seitens der Hersteller von Leitklebern gibt es Bestrebungen, den Harzklebstoff mit dunklen Pigmenten, wie zum Beispiel Ruß, einzufärben. Diese Methode hat allerdings den Nachteil, dass der Harzklebstoff nur ca. 20% des Leitklebers ausmacht und daher große Mengen an Pigmenten nötig wären, um eine merkliche Farbänderung des Klebstoffs zu bewirken. Große Mengen an Zuschlagsstoffen können andererseits wieder die elektrischen Eigenschaften des Leitklebers nachteilig beeinflussen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur automatischen Herstellung von Schaltungsträgern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen, metallischen Leitklebers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 zu schaffen, bei dem eine zuverlässige automatische, optische Erfassung und Kontrolle sowohl der Basisstruktur als auch der Leitkleberstrukturen möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen, metallischen Leitklebers mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Nachfolgend soll der Einfachheit halber leitfähig gleich elektrisch leitfähig bedeuten. Kern der Erfindung ist, dass zur automatisierten optischen Kontrolle der leitfähigen, metallhaltigen Leitkleberstrukturen und der leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur auf dem Substrat die Leitkleberstrukturen von der Basisstruktur dadurch optisch unterschieden werden, dass ein eingefärbter leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber zur Herstellung der Leitkleberstruktur auf das Substrat aufgebracht wird. Dadurch wird ein zur automatisierten optischen Kontrolle der Leitkleberstrukturen und der Basisstruktur notwendiger Kontrast zwischen den Leitkleberstrukturen und der Basisstruktur erreicht. Eine derartige automatisierte optische Kontrolle dient zur Senkung der Herstellungskosten.
Als Substrate werden insbesondere Dickschichtkeramiken, Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken, so genannte LTCC's, oder organische Leiterplatten verwendet, auf die die Basisstruktur zum Beispiel in Dickschicht- oder Dünnschichttechnik aufgetragen wird. Beispiele für die Basisstruktur sind Leiterbahnen oder Kontaktpads.
Vorteilhafter Weise umfasst der elektrisch leitfähige, metallhaltige Leitkleber eine Polymermatrix und Metallpartikel, wobei die Metallpartikel vor dem Einbringen in die Polymermatrix einem Reaktionsgas ausgesetzt und somit dunkel eingefärbt werden. Dadurch werden die mit dem Leitkleber auf dem Substrat hergestellte Leitkleberstrukturen von der Basisstruktur optisch unterscheidbar.
Als Reaktionsgas wird in der Regel Sauerstoff oder ein schwefelhaltiges Gas verwendet und die Metallpartikel sind insbesondere aus Silber, da Silber eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 einen Schaltungsträger mit Basisstruktur und Leitkleberstrukturen.
1 zeigt einen Schaltungsträger mit einem Substrat 1 zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen 2, zum Beispiel einem Chip. Die elektronischen Bauteile 2 sind mittels einer auf dem Substrat 1 aufgebrachten leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur 3 miteinander elektrisch verbindbar. Die Basisstruktur 3 umfasst hier Leiterbahnen und Kontaktpads zur Aufnahme der elektronischen Bauteile 2.
Auf dem Substrat 1, insbesondere auf der Basisstruktur 3, sind leitfähige, metallhaltige Leitkleberstrukturen 4, vorzugsweise in Dünnschicht- oder Dickschichttechnik aufgebracht, mittels der die elektronischen Bauteile 2 mit der Basisstruktur 3 elektrisch leitfähig verbindbar sind. In diesem Fall sind auf den Kontaktpads 3 Leitkleberstrukturen 4 mit kissenförmiger Fläche aufgetragen. Dadurch soll vermieden werden, dass beim Aufsetzen der elektronischen Bauteile 2 auf die Kontaktpads 3 Leitkleber über ein Kontaktpad 3 hinaustritt und einen Kurzschluss zwischen benachbarten Kontaktpads 3 verursacht.
Um eine automatisierte optische Kontrolle der leitfähigen, metallhaltigen Leitkleberstrukturen 4 und der leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur 3 auf dem Substrat 1 zu ermöglichen, müssen die Leitkleberstrukturen 4 von der Basisstruktur 3 optisch unterscheidbar sein.
Dazu wird ein eingefärbter leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber zur Herstellung der Leitkleberstrukturen 4 verwendet. Dadurch wird ein zur automatisierten optischen Kontrolle der Leitkleberstrukturen 4 und der Basisstruktur 3 notwendiger Kontrast zwischen den Leitkleberstrukturen 4 und der Basisstruktur 3 hergestellt.
Der Leitkleber umfasst im Allgemeinen eine Polymermatrix, zum Beispiel ein Epoxidharz, mit zusätzlich eingebrachten Metallpartikeln, insbesondere Silberpartikeln.
Zur Einfärbung des Leitklebers wird das Epoxidharz nicht verändert; ebenso wird der Anteil an Silberpartikeln, die für die elektrische Leitfähigkeit verantwortlich sind, beibehalten.
Die ohnehin verwendeten Silberpartikel werden durch chemische Reaktion an ihrer Oberfläche farblich so verändert, dass insgesamt eine deutliche Farbänderung, insbesondere eine Dunkelfärbung erfolgt. In der Praxis lässt sich dies bei spielsweise realisieren, indem die Silberpartikel vor dem Einbringen in die Polymermatrix einem Reaktionsgas ausgesetzt werden, das durch Reaktion mit den Silberpartikeln auf der Oberfläche dort einen dunklen Niederschlag erzeugt. Beispielsweise lässt sich dies erreichen durch die Reaktion des Silbers mit Sauerstoff oder schwefelhaltiger Gase, wie zum Beispiel Schwefeldioxid.
Als Reaktionsprodukte entstehen auf der Oberfläche Silberoxid bzw. Silbersulfid, was dort einen dunklen, annähernd schwarzen Niederschlag erzeugt. Diese Reaktionsprodukte befinden sich lediglich an der Oberfläche der Silberpartikel in einer sehr geringen Schichtdicke. Durch die im Beispiel genannten dunklen Reaktionsprodukte wird die elektrische Leitfähigkeit nicht signifikant verringert, so dass insgesamt weder ein erhöhter Volumen-, noch ein erhöhter Übergangswiderstand zu erwarten ist. Da der Leitkleber zu ca. 80% aus Silberpartikeln besteht, wird mit diesem Verfahren eine vollständige Dunkelfärbung erzielt. Auf diese Weise kann der für die automatische optische Inspektion erforderliche Kontrast zwischen der Basisstruktur 3 und den Leitkleberstrukturen 4 wieder hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Beschreibung so dargestellt, um das Prinzip der Erfindung und dessen praktische Anwendung bestmöglich zu erklären. Jedoch lässt sich die Erfindung bei geeigneter Abwandlung selbstverständlich in zahlreichen anderen Ausführungsformen realisieren.

1: Substrat
2: Elektronisches Bauteil
3: Elektrisch leitfähige, metallhaltige Basisstruktur
4: Elektrisch leitfähige, metallhaltige Leitkleberstrukturen

Claims

Verfahren zur automatisierten Herstellung von Schaltungsträgern, mit den Schritten: – Bereitstellen eines Substrats (1) zur Aufnahme elektronischer Bauteile (2), – Aufbringen einer elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur (3) auf dem Substrat (1), mittels der elektronische Bauteile (2) auf dem Substrat (1) miteinander verbunden werden, – Aufbringen elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleberstrukturen (4) auf dem Substrat (1), mittels der die elektronischen Bauteile (2) mit der Basisstruktur (3) elektrisch leitfähig verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur automatisierten optischen Kontrolle der elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Leitkleberstrukturen (4) und der elektrisch leitfähigen, metallhaltigen Basisstruktur (3) die Leitkleberstrukturen (4) von der Basisstruktur (3) dadurch optisch unterschieden werden, dass ein eingefärbter elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber zur Herstellung der Leitkleberstruktur (4) auf das Substrat (1) aufgebracht wird, so dass ein zur automatisierten optischen Kontrolle der Leitkleberstrukturen (4) und der Basisstruktur (3) notwendiger Kontrast zwischen den Leitkleberstrukturen (4) und der Basisstruktur (3) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) eine Dickschichtkeramik verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) eine Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitfähige, metallhaltige Basisstruktur (3) Leiterbahnen und/oder Kontaktpads auf dem Substrat (1) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige, metallhaltige Basisstruktur (3) in Dickschichttechnik auf das Substrat (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige, metallhaltige Basisstruktur (3) in Dünnschichttechnik auf das Substrat (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber ein Epoxidharzklebstoff mit Füllung aus Silberpartikeln verwendet wird.
Elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkleber eine Polymermatrix und Metallpartikeln umfasst, wobei die Metallpartikel vor dem Einbringen in die Polymermatrix einem Reaktionsgas ausgesetzt und somit dunkel eingefärbt werden.
Elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas Sauerstoff ist.
Elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas ein schwefelhaltiges Gas ist.
Elektrisch leitfähiger, metallhaltiger Leitkleber nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel Silberpartikel sind.