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Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschlußdraht aus Kupfer oder
Neusilber zum Befestigen an dünnen, gegebenenfalls mit einer Oxidschicht bedeckten
Tantalschichten, die auf nichtmetallischen Trägerkörpern aufgebracht sind, insbesondere
zum Anbringen von elektrischen AnschlußeIementen an Dünnschichtbaugruppen der Elektronik.
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Unter Dünnschichtbaugruppen der Elektronik werden bekanntlich solche
Baugruppen verstanden, bei denen auf einem Trägerplättchen aus Isoliermaterial,
z. B. aus Glas, Glimmer oder Keramik, passive und/oder aktive elektrische Bauelemente,
die miteinander durch flache Leitungsbahnen verbunden sind. Hierbei kann auf einem
Trägerplättchen auch nur ein einziges elektrisches Bauelement, z. B. nur ein Widerstand
oder ein Kondensator, angeordnet sein. Als Material für die dünnen Schichten - die
Dicke diser Schichten liegt beispielsweise in der Größenordnung von einigen A bis
Rm - hat sich Tantal sehr bewährt, welches durch Kathodenzerstäubung aufgebracht
werden kann. Diese Dünnschichtbaugruppen sind in der heutigen hochentwikkelten Technik,
insbesondere -wegen ihrer kleinen Abmessungen und dennoch großen Betriebssicherheit,
von großer Bedeutung. Sie lassen sich außerdem in relativ einfacher Weise herstellen.
Sie besitzen jedoch den Nachteil: Die Anbringung der elektrischen Anschlußelemente
zur äußeren Kontaktierung der Baugruppe ist sehr umständlich und zeitraubend. Beispielsweise
müssen hierfür besondere, lötbare Kontaktflächen auf der Tantalschicht geschaffen
werden, indem Metalleinbrennpräparate, z. B. von Silber oder Gold, aufgebracht und
die Metalle durch Erhitzen niedergeschlagen werden oder indem entsprechende Materialien,
z. B. Nickel, Chrom und/oder Gold, nacheinander auf die Tantalschicht aufgedampft
werden. An diese Kontaktflächen können dann die Anschlußelemente, z. B. verzinnte
Kupferdrähte, angelötet werden.
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Das Widerstandsschweißen, das ebenfalls zu , diesem Zweck bereits
angewendet wird, führt oft zu einer Zerstörung der dünnen Tantalschicht. Es können
höchstens nur Anschlußelemente mit kleinen Querschnittten angebracht werden.
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Die Erfindung macht sich die bekannte Tatsache , zunutze, daß Aluminium
sich mittels Ultraschall bei weitem am besten verschweißen läßt.
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Es ist beispielsweise bekannt, daß Aluminiumdrähte auf eine Goldschicht
einer gedruckten Mikroschaltung, deren Träger eine kleine Glasplatte ist, ; mittels
Ultraschall aufgeschweißt werden können.
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Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen war gefunden
worden, daß Aluminium auch an dünnen, mechanisch empfindlichen Tantalschichten mittels
Ultraschall angeschweißt werden kann, selbst wenn die Tantalschicht eine dünne Oxidschicht
aufweist. Aluminium erfüllt jedoch als Material für die Anschlußdrähte, insbesondere
von Dünnschichtbaugruppen, nicht alle Anforderungen. Dünnschichtbaugruppen finden
meist im Rahmen größerer Baugruppen Verwendung. Die Anschlußelemente der Dünnschichtbaugruppen
müssen daher mit anderen Baugruppen oder Bauelementen mechanisch und elektrisch
verbunden werden. Aluminium ist jedoch nur unter Anwendung von aggressiven Flußmitteln
lötbar. Diese können aber nicht mehr vollständig von der Lötstelle entfernt werden
und führen daher zu Korrosion. Vorteilhaft als Material für die Anschlußelemente
wäre beispielsweise Kupfer, da sich dieses Metall leicht, und zwar ohne Verwendung
aggressiver Flußmittel löten läßt. Kupfer kann aber, selbst unter Anwendung von
Ultraschall, 5 nicht mit dünnen Tantalschichten verbunden werden. Es ist schon vorgeschlagen
worden, eine Aluminiumfolie als Zwischenlage zwischen zwei nicht unmittelbar miteinander
mittels Ultraschall verschweißbare Metalle zu bringen, da sich Aluminium mit fast
allen technisch interessanten Metallen verschweißen läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschlußdraht für
Dünnschichtbaugruppen anzugeben, der einerseits mit Tantal verschweißbar, andererseits
aber auch in herkömmlicher Technik verarbeitbar, z. B. weich lötbar ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Anschlußdraht mindestens
an der mit der Tantalschicht zu verbindenden Stelle eine aufgewalzte Schicht aus
Aluminium aufweist.
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Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Die Aluminiumschicht kann
beliebig dick gemacht werden, was mit anderen Verfahren, wie Aufdampfen oder Aufstäuben,
in so einfacher Weise nicht möglich ist. Dicke Aluminiumschichten zeigen eine größere
Festigkeit als dünne, insbesondere dann, wenn die Anschlußdrähte selbst einen größeren
Querschnitt besitzen. Das Ultraschallschweißen läßt sich in besonders einfacher
Weise durchführen. Es braucht lediglich das bereits fest mit dem Aluminium verbundene
Anschlußelement auf die Tantalschicht aufgelegt zu werden. Besondere Justier- und
Haltevorrichtungen sind nicht erforderlich. Je nach Dicke der Drähte kann auch die
Dicke der Aluminiumschicht eingestellt werden. Beispielsweise ist für einen Draht
einer Gesamtdicke von 0,2 mm Dicke eine Aluminiumauflage von etwa 0,1 mm zweckmäßig.
Die erfindungsgemäßen Anschlußdrähte werden hergestellt, indem z. B. eine Kupfer-
oder Neusilberfolie und eine Aluminiumfolie miteinander verwalzt werden. Aus der
erhaltenen Walzfolie können dann Bänder abgeschnitten werden, die direkt als Anschlußelemente
verwendbar sind.
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Auch hierbei kann das Aluminium nur an der zu verbindenden Stelle
des Metallteiles aufgebracht werden, indem beispielsweise vor dem Walzen ein Aluminiumband
quer auf eine Kupfer- oder Neusilberfolie gelegt wird.
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Soll das Anschlußelement aus irgendwelchen Gründen rund sein, beispielsweise
weil das freie Ende zu dem Anschlußstecker des Dünnschichtbauelements bzw. der Dünnschichtbaugruppe
verarbeitet werden soll, die Verbindungsstelle jedoch großflächig sein, so kann
ein Ende des Drahtes flach geschlagen und auf eine Seite des flach geschlagenen
Endes eine Aluminiumfolie aufgewalzt werden.
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Unter Einwirkung von Ultraschall lassen sich mit sehr geringen Druckkräften
auf kaltem Weg Schweißverbindungen sehr hoher Festigkeit herstellen. Mit dem Anschlußdraht
gemäß der Erfindung werden Verbindungsstellen erzielt, deren Festigkeit und 'C7bergangswiderstand
die derzeit gestellten Anforderungen bei weitem übertreffen. Beispielsweise betragen
die Scherfestigkeiten mehr als 1 kp/mm2. Es lassen sich auch Anschlußdrähte aus
anderen Metallen als Kupfer oder Neusilber denken, die erfindungsgemäß an der mit
der Tantalschicht zu verbindenden Stelle eine aufgewalzte Schicht aus Aluminium
aufweisen,
um eine Ultraschallschweißung zu ermöglichen.