DE10206433A1 - Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen mittels Dispensverfahren - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen mittels Dispensverfahren

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Bauelementen, wie etwa Widerständen, Kapazitäten und/oder koaxialen Strukturen. Hierzu werden über eine Dispenservorrichtung (3) mit einer Kapillaranordnung (2), bestehend aus einer Vielzahl von einzelnen Kapillaren (2), Substanzen (1) mit bestimmten elektrischen Eigenschaften zugeführt. Durch eine entsprechende Wahl der Querschnittsgeometrien und Querschnittsanordnung der Kapillaren (2) im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung (3) können verschiedene passive Bauelemente mittels des Dispensverfahrens unmittelbar auf einem Verdrahtungsträger hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen, ins­ besondere Widerständen, Kapazitäten und/oder koaxialen Strukturen, aus Leitkleber oder dergleichen leitfähigen Substanzen mit einer Kapillaranordnung in einer Dispenser­ vorrichtung zum Auftragen von Leitkleber, wobei die Kapillaranordnung eine Vielzahl von einzelnen Kapillaren umfaßt, welche im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung zusammenlaufen.
Die Mikrosystemtechnik ist eine Technologie, die durch fortschreitende Miniaturisierung der Bauteile im Bereich der Elektro- und Feinwerktechnik zunehmend an Bedeutung gewinnt. Die stetige Verkleinerung der Bauteile und die hohe Integrationsdichte der Mikrosysteme macht es erforderlich, auch die Fügetechniken entsprechend zu spezifizieren. Dies stellt neue Anforderungen an die verwendeten Fügeverfahren.
Bei der Anordnung von Bauelementen auf Verdrahtungsträgern in der Mikroelektronik wird in der Regel die sogenannte Oberflächen-Montagetechnik eingesetzt, dabei werden passive oder aktive Bauelemente auf dem Substrat positioniert und durch Kleben und Schwalllöten mechanisch fixiert sowie elektrisch kontaktiert. Verfahren zur unmittelbaren Integration von passiven Bauelementen sind die Dickschicht- und die Dünnschicht-Technik.
Im Rahmen der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Komponenten und Baugruppen sowie der permanenten Struktur­ verfeinerung und Erhöhung der Funktionsdichte ist es vorteilhaft, die Leiterbahn-Strukturen nicht nur zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen Bauelementen einzusetzen, sondern diesen auch aktive bzw. passive Bauelementefunktionen zuzuweisen.
Das Herstellen von aktiven bzw. passiven Bauelementen auf der Leiterplatte bzw. dem Substrat wird zur Zeit in der Regel über einen chemischen Materialabtrag, meist durch partielle, strukturierte und chemische Auflösung des Materials verwirklicht. Das Material ist an den Stellen, an denen es verbleiben soll, durch ein gegenüber einem Ätzmittel resistentes Material abgedeckt bzw. maskiert. Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von elektrischen Bauelementen, insbesondere aktiven oder passiven Bauele­ menten, anzugeben, wobei das Herstellen beim Ausführen der Leiterzüge während des Dispensvorgangs möglich ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende tech­ niische Problem wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Bauelementen, insbesondere Widerständen, Kapazitäten und/oder koaxialen Strukturen, aus Leitkleber oder dergleichen leitfähigen Substanzen mit einer Kapil­ laranordnung in einer Dispenservorrichtung zum Auftragen von Leitkleber gelöst, wobei die Kapillaranordnung eine Vielzahl von einzelnen Kapillaren umfaßt, welche im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung zusammenlaufen, und wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Kapillaren zum Dispensen von unterschied­ lichen Substanzen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften ausgeführt sind. Durch die Kombination von verschiedenen Substanzen während eines Dispensvorgangs können in vorteilhafter Weise Eigenschaften, wie z. B. elektrische Leitfähigkeiten kombiniert werden, um dadurch z. B. passive elektrische Bauelemente auszubilden, und zwar unmittelbar auf einer Schaltungsplatine oder einem son­ stigen Verdrahtungsträger.
Besonders vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäße Vor­ richtung eine Dosiervorrichtung zum Dosieren der ver­ schiedenen Leitkleber in den einzelnen Kapillaren umfaßt. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß jede einzelne der verschiedenen Substanzen separat dosiert und dadurch die Ausbildung der Bauelemente genauestens definiert werden kann. Eine mögliche Realisierung wäre ein Druckluft- Dosierer, ein Dosierventil mit Druckbefüllung, ein elek­ trisch gesteuerter Kolbendosierer, ein Schneckenförderer oder ein Einzeltropfen-Dosierer. Selbstverständlich sind hier aber auch andere Ausführungsformen denkbar.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Kapillaren im Extru­ sionskopf eine achsensymmetrische Querschnittsgeometrie und eine koaxiale Querschnittsanordnung aufweisen. Hierdurch kann besonders einfach eine koaxiale Struktur gefertigt werden. Hierfür weist die Substanz in der inneren Kapillare eine hohe Leitfähigkeit auf, während die Leitklebersubstanz der äußeren, ummantelnden Kapillare nahezu elektrisch isolierend ist.
In einer möglichen Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Kapillaren im Extru­ sionskopf eine eckige Querschnittsgeometrie und eine geschichtete Querschnittsanordnung aufweisen. Durch eine geeignete Wahl der verwendeten Substanzen ist hierdurch die Herstellung von beispielsweise kapazitiven Bauele­ menten durch Dispensen möglich.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vor­ gesehen, daß die Kapillaren im Extrusionskopf eine sichelförmige oder teilkreisförmige Querschnittsgeometrie und eine geschichtete Anordnung aufweisen. Hiermit ist das Herstellen von kapazitiven und koaxialen Strukturen besonders einfach zu realisieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen und Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zum Herstellen von koaxialen Leitern mittels Dispensen;
Fig. 2a eine schematische Darstellung der Querschnitts­ geometrie und Querschnittsanordnung einer Kapillaranordnung gemäß der Ausführungsform von Fig. 1;
Fig. 2b eine schematische Darstellung der Querschnitts­ geometrie und Querschnittsanordnung einer Kapillaranordnung gemäß einer zweiten Aus­ führungsform;
Fig. 2c eine schematische Darstellung der Querschnitts­ geometrie und Querschnittsanordnung einer Kapillaranordnung gemäß einer dritten Aus­ führungsform;
Fig. 2d eine schematische Darstellung der Querschnitts­ geometrie und Querschnittsanordnung einer Kapillaranordnung gemäß einer vierten Aus­ führungsform; und
Fig. 2e eine schematische Darstellung der Querschnitts­ geometrie und Querschnittsanordnung einer Kapillaranordnung gemäß einer fünften Aus­ führungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevor­ zugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von koaxialen Leitern mittels Dispensen. Die Dispenservorrichtung 3 umfaßt eine Kapillaranordnung bestehend aus einer Vielzahl von einzelnen Kapillaren 2, welche im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung 3 zusammenlaufen. Die einzelnen Kapillaren 2 sind zum Dispensen von unterschiedlichen Substanzen 1 ausgeführt. Hierzu dient eine Steuerung bzw. Dosiervorrichtung (nicht explizit dargestellt), welche die jeweiligen Substanzen 1 in den einzelnen Kapillaren 2 dosiert. Durch eine ent­ sprechende Geometrie und Anordnung der einzelnen Kapil­ laren 2 im Extrusionskopf sowie eine geeignete Auswahl der jeweiligen Leitklebersubstanzen 1 können somit mittels des Dispensverfahrens elektrische bzw. elektronische Bauele­ mente auf einer Substratoberfläche oder dergleichen Ober­ fläche hergestellt werden.
Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung der Quer­ schnittsgeometrie und Querschnittsanordnung einer Kapil­ laranordnung 2 gemäß der Ausführungsform von Fig. 1. Hierbei weisen die Kapillaren 2 im Extrusionskopf eine achsensymmetrische Querschnittsgeometrie und eine koaxiale Anordnung auf. Mittels der dargestellten Ausführungsform ist es beispielsweise denkbar, eine isolierte Leiterstruk­ tur herzustellen. Hierzu wird der inneren Kapillare elek­ trisch gut leitendes Material zugeführt, während die äußere Kapillare 2 elektrisch isolierendes Material abgibt. Selbstverständlich ist aber auch denkbar, daß eine weitere Kapillare 2 eingesetzt wird, um beispielsweise einen abgeschirmten Koaxialleiter mittels des Dispensver­ fahrens herzustellen.
Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung der Quer­ schnittsgeometrie und Querschnittsausführung einer Kapil­ laranordnung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Kapillaren 2 im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung 3 weisen hierbei eine eckige Querschnittsgeometrie und eine geschichtete Struktur auf. Der hier dargestellte Extru­ sionskopf könnte beispielsweise zur Ausbildung eines Leitungsbandes mit einer entsprechenden Isolierung dienen.
Fig. 2c zeigt eine schematische Darstellung der Quer­ schnittsgeometrie und Querschnittsausführung einer Kapil­ laranordnung 2 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Kapillaren 2 weisen hierbei im Extrusions­ kopf eine halbkreisförmige Querschnittsgeometrie und eine geschichtete Struktur auf. Diese Struktur kann beispiels­ weise zum Herstellen von isolierten Leiterbahnen, welche direkt auf der Substratfläche aufliegen, eingesetzt werden. Hierzu wird der innen liegenden Kapillaranordnung 2 gut leitende Substanz 1 zugeführt, während die außen liegende Kapillaranordnung 2 isolierendes Material abgibt. Selbstverständlich sind hier auch andere Kombinations­ möglichkeiten denkbar.
Fig. 2d zeigt eine schematische Darstellung der Quer­ schnittsgeometrie einer Kapillaranordnung im Extrusions­ kopf gemäß einer vierten Ausführungsform. Hierbei liegen zwei Kapillaranordnungen 2 vor, welche integriert sind und dabei eckige Querschnittsgeometrien aufweisen. Eine derartige Ausführung kann zur Ausbildung von speziellen nichtlinearen Widerstandstrukturen eingesetzt werden.
Fig. 2e zeigt eine schematische Darstellung der Quer­ schnittsgeometrie und Querschnittsausführung einer Kapil­ laranordnung im Extrusionskopf gemäß einer fünften Aus­ führungsform. Durch die Kombination von geschichteten Kapillaranordnungen bei speziellen Querschnittsgeometrien können mittels dieser Ausführungsform Kapazitäten herge­ stellt werden. Hierzu wird den gegenüberliegenden recht­ eckigen Kapillaranordnungen 2 gut leitende Substanz 1 zugeführt, während die mittig liegende Kapillaranordnung 2 isolierendes Material, das Dielektrikum bildend, aufträgt.
Bezugszeichenliste
1
Leitkleber
2
Kapillaranordnung
3
Dispenservorrichtung

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Bauele­ menten, insbesondere Widerständen, Kapazitäten und/ oder koaxialen Strukturen, aus Leitkleber (1) oder dergleichen Substanzen mit einer Kapillaranordnung (2) in einer Dispenservorrichtung (3) zum Auftragen von Leitkleber (1), wobei die Kapillaranordnung (2) eine Vielzahl von einzelnen Kapillaren (2) umfaßt, welche im Extrusionskopf der Dispenservorrichtung (3) zusam­ menlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kapillare (2) zum gleichzeitigen Dispen­ sen von unterschiedlichen Substanzen (1) ausgeführt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dosiervorrichtung zum Dosieren der Substanzen (1) in den einzelnen Kapillaren (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren (2) im Extrusionskopf eine achsensymme­ trische Querschnittsgeometrie und koaxiale Anordnung aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren (2) im Extrusionskopf eine eckige Quer­ schnittsgeometrie und eine geschichtete Anordnung auf­ weisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren (2) im Extrusionskopf eine sichelförmi­ ge und/oder teilkreis-, insbesondere halbkreisförmige Querschnittsgeometrie und eine geschichtete Anordnung aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10350614B4 (de) * 2003-10-30 2007-11-29 Bruker Daltonik Gmbh Dispenser
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