DE1142397B

DE1142397B - Mikrominiaturisierte Schaltungsplatte

Info

Publication number: DE1142397B
Application number: DET21288A
Authority: DE
Inventors: Heinz Wilhelm Ehlbeck
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-12-16
Filing date: 1961-12-16
Publication date: 1963-01-17

Description

Mikrominiaturisierte Schaltungsplatte Die Erfindung betrifft eine nukrominiaturisierte Schaltungsplatte, bei der Widerstände und Kondensatoren aus gleichem Leitermaterial, beispielsweise Tantal, auf eine isolierende Grundplatte aufgestäubt sind.
Es sind bereits verschiedenste Ausführungsformen und Herstellungsverfahren für sogenannte mikrominiaturisierte Schaltungen bekanntgeworden, bei welchen passive Elemente durch Aufbringen von Metallfilmen oder dielektrischen Filmen auf Trägerplatten im Hochvakuum oder in einer Gasatmosphäre mittels Kathodenzerstäubung erzielt werden. Bei der Herstellung der passiven Elemente sowie der Zuleitungen wird nach einem bekannten Verfahren als Leiterma-terial Tantal verwendet, da es bereits bek-anntgeworden ist, daß die Leitfähigkeit des mittels Kathodenzerstäubung aufgebrachten Tantals geringer ist als die des kompakten Tantals und man diese Tatsache zur Herstelluno, von Tantalwiderständen ausnutzen kann. In diesen bekannten Verfahren wurde der Widerstandswert durch unterschiedliche Schichtdicke, unterschiedliche Länge und Breite der aufgedampften Widerstandsfläche eingestellt.
Trotz dieser drei Parameter des Widerstandswertes der aufgedampften Tantalschicht ist es oft sehr schwierig, sämtliche passiven Schaltelemente aus einem Material herzustellen. Einerseits soll der spezifische Widerstand der Tantalschicht zur Herstellung hochohrniger Widerstände möglichst hoch sein, um diese auf geringem Raum unterzubringen, andererseits soll die Tantalschicht zur Herstellung von Kondensatoren einen möglichst geringen Widerstand aufweisen, damit die ohmschen Verluste der Kondensatoren gering werden.
Aufgabe der Erfindung ist es rkun, eine mikrominiaturisierte Schaltungsplatte zu beschreiben, die neben den bisher bekannten Variationsmöglichkeiten des Widerstandswertes des Leitermaterials einen weiteren wirksamen Parameter der Leitfähigkeit aufweist. Es wird daher eine mikrominiaturisier-te Schaltungsplatte vorgeschlagen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erzielun.g unterschiedlicher spezifischer Leitfähigkeit des aufgestäubten Leitermaterials dieses mit verschiedener Porosität aufgebracht ist.
Es hat sich nun herausgestellt, daß diese unterschiedliche Porosität der Leitermaxerialschicht durch unterschiedliche Wahl der Zerstäubungsspannung des Leitermaterials am günstigsten erreicht werden kann.
Mit Hilfe von Tantal als Ausführungsbeispiel eines Leitermaterials soll die crfindwigsgemäße Anordnung nunmehr näher erläutert werden. Laborversuche, die gemäß dieser Erfindung aufgebaut worden sind, haben gezeigt, daß der spezifische Widerstand von aufgestäubten Tantalschichten zwischen etwa 10-2 und 10-4 9 CM geändert werden kann, wenn die Zerstäubungsspannung zwischen etwa 1,5 und 3 kV variert wird. Bei Tantalschichten, die im Hochvakuum mittels Eleiktronenstrahlverdampfung hergestellt wurden, ergab sich ein spezifischer Widerstand kleiner als 10-4 9 CM.
Im folgenden soll ein besonderes für die erfindungsgemäße Anordnung günstiges Hemtellungsverfahren einer Mikrominiaturschaltung beschrieben werden, wobei wiederum Tantal als eins der möglichen Leitermaterialien zugrunde gelegt wird. Die Verdampfung von Tantal im Hochvakuum ist nach üblichen Methoden nicht möglich, da der Schmelzpunkt des Tantals bei 3030' C außerordentlich hoch liegt. Ein mögliches Verdampfungsverfahren ist es, durch Elektronenbeschuß Tantal auf die für die Verdampfung notwendige Temperatur zu bringen. Das an sich be- kannte Verfahren, die Kathodenzerstäubung, eignet sich dagegen für die Hersteßung von Tantal ' filmen in mikronüniaturisierten Schaltungsplatten gemäß der Erfindung besonders gut. Das aufzudampfende Leiter-Material wird hierbei in einer Glimmentladung bei Drücken um 10-1 Torr zerstäubt. Da sich die zerstäubtenMetallpartikeln bei derKathodenzerstäubung nicht geradlinig ausbreiten, können auf der zu bedampfenden Trägerplatte durch Maskierung keine scharfen Konturen erzielt werden. Aus diesem Grund wird zunächst im Hochvakuum durch eine Maske eine etwa 0,2 u dicke Si)berschicht auf die Trägerplatte aufgedar#Pft. Die Süberschicht stellt das negative Abbitd der Taritalschaltung dar. Auf die- Silberschicht und die frei gebliebenen Flächen der Oberfläche der Trägerplatte wird nun durch Kathodenzerstäubung Tantal aufgebracht, und zwar gemäß der Erfindung mit einer entsprechend dem gewünschten Leitwert des Tantalfilmes eingestellten Zerstäubungsspannung. Im Anschluß an die Kathodenzerstäubung wird die Silberschicht, die sich unter dem Tanta#l befindet mit Hilfe von Salpetersäure gelöst. Die dünne Tantalschicht, die selbst von der Säure nicht angegriffen wird, ist so porös, daß die Säure durch sie hindurch das Silber erreicht. Das Tantal, das sich über dem Silber befindet, ist dann unter fließendem Wasser leicht abzuspülen. Danach bleibt nur noch die gewünschte Tantalschaltung auf der Trägeroberfläche haften.
Damit es nun möglich wird, auf eine Trägerplatte Tantalfilme verschiedenen spezifischen Widerstandes aufzubringen, wird in einer Weiterbildung der Erfind'ung vorgeschlagen, ähnlich dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren Tantalschichten von verschiedenem spezifischem Widerstand nacheinander auf die Trägerplatte aäufzuftäuben. Vor den einzelnen Tantalzerstäubungen wird durch entsprechend geformte Masken ein Metall, beispielsweise Silber, auf die Trägerplatte aufgedampft, das entweder nach jeder Zerstäubung oder am Schluß, nachdem sämtliche erforderlichen Tantalschichten aufgebracht sind, ausgelöst wird. Die jeweils über einer solchen herausgeätzten Silberschicht sich befindenden Tantalschichten können dann ebenso - wie schon beschrieben - leicht unter fließendem Wasser abgespült werden.
In den Fig. 1 bis 5 ist aJs ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellurigsverfahrens die Herstellung einer Mikromodulplatte dargestellt. die einen Kondensator und einen Widerstand enthält.
Fig. 1 zeigt die Mikromodulträgerplatte, nachdem durch eine Maske, die der Form der ersten Kondensatorelektrode entspricht, Silber aufgedampft worden ist. Fig. 2 zeigt dann diese Platte, nachdem die nächsten Herstellungsschritte, Aufdampfen einer niederohmigen Tantalschicht bei ungefähr 3 K-V Zerstäubungsspannung, Herausätzen der Silberschicht und Abwaschen der überflüssigen Tantalschicht, erfolgt sind. übrig bleibt die erste Kon.densatorelektrode 1. Die Mikromodulplatte in Fig. 3 ist nun mit einer weiteren Silberschicht durch eine die Form des vorgesehenen Widerstandes entsprechenden Maske bedampft worden. In Fig. 4 ist der fertige Widerstandsbelag 2 auf der Mikromodulplatte zu sehen, der aus einer hochohmigen, bei ungefähr 1 kV Zerstäubungsspannung aufgebrachten Tantalschicht be- steht. Die Verfahrensschritte zwischen dem Herstellungszustand der Platte in Fig. 3 zur Platte in Fig. 4 entspricht dabei genau den Verfahrenssehritten, die die Mikromodulplatte vom Herstellungszustand entsprechend Fig. 1 zum Herstellungszustand entsprechend Fig. 2 durchzumachen hatte: Aufdampfen der Tantalschicht, Herausätzen der Silberschicht und Abwaschen der überflüssigen Tantalschicht. In Fig. 5 schließlich ist die fertige Mikromodulplatte zu sehen. nachdem die Tantalschichten anodisch oxydiert und durch eine Maske eine Kupferschicht als Gegenelektrode 3 des Kondensators und als Kontakte 4 aufgedampft worden sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mikrominiaturisierte Schalturigsplatte, bei der Widerstände und Kondensatoren aus gleichem Leitermaterial, beispielsweise Tantal, auf eine isolierende Grundplatte aufgestäubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung unterschiedlicher spezifischer Leitfähigkeit des aufgestäubten Leiterinaterials dieses mit verschiedener Porosität aufgebracht ist.
2. Verfahren zur Herstellung einer mikrominiaturisierten Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsspannung zur Erzielung einer unterschiedlichen spezifischen Leitfähigkeit der Leitermaterialsohicht variiert wird. 3. Verfahren zur Herstelluna einer mikrominiaturisierten Schaltungsplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallschicht, vorzugsweise Sil#berschicht, durch eine Maske, die das negative Abbild der Mikromini#aturschaltun,g darstellt, auf die Trägerplatte aufgedampft wird, daß dann ein Leitermaterial, vorzugsweise Tantal, mit einer durch eine be- stimmte Zerstäubungsspannung festgelegte Leitfähigkeit aufgedampft wird, und daß dann die Metallschicht. die sich unter dem Leitermaterial befindet, herausgeätzt wird und die darüberliegende Leitermaterialschicht abgespült wird. 4. Verfahren zur Herstellung einer mikrominiaturisierten Schaltungsplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch ackennzeichnet. daß eine Metallschicht, vorzugsweise Silberschicht, durch eine Maske, die das Abbild eines Teiles der Mikrominiaturschaltuno darstellt, auf die Trägerplatte C Zn aufgedampft wi rd, daß dann ein Leitermaterial, vorzugsweise Tantal, mit einer durch eine be- stimmte Zerstäubungsspannung fc,ngelegten Leitfähigkeit aufgedampft wird. daß dann diese Schichtenfol(Ten mit Bedampfungsmasken. die das Abbild anderer Teile der Mikrominiatiirszh#iltuii,_2 darstellen. "o oft, wie für den Herstelltin2sprozeß der Mikrominiaturschaltuno, erforderlich, wiederholt wird und daß dann die Metallschichten (Silberschichten), die sich unter den Leitermateriaischichten befinden, herausgeätzt werden und die über den Metallschichten befindlichen Leitermaterialschichten abgespült werden. 5. Verfahren zur Herstellung einer mikirominiaturisierten Schaltungsplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß das Verfahren nach Anspruch-' so oft, wie für die Herstellung einer Mikrominiaturschaltung erforderlich, nur gegebenenfalls mit unterschiedlichen Zerstäubungsspannungen wiederholt wird.