DE1665248C3 - Verfahren zur Herstellung eines Trägers für eine miniaturisierte Schaltung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Trägers für eine miniaturisierte Schaltung

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Description

für dieses Problem finden. Eine derartige Lösung wird dadurch gefunden, daß das kleine Halbleiterelement auf einem Träger befestigt wird (beispielsweise durch Kleben), auf dem zuvor die gleiche Anzahl größerer Elektroden angebracht sind (z. B. aufgedampft), mit denen die widerstandsfähigen Zuleitungen wohl verlötet werden können. Mittels sehr dünner Golddrähte (Durchmesser beispielsweise 15 μπι) können diese größeren Elektroden dann mit den kleinen Elektroden des Elementes elektrisch verbunden werden. Danach werden die widerstandsfähigen Zuleitungen mit den Elektroden des Trägers verlötet und das Ganze wird mit einer Schutzschicht bedeckt. Ein derartiger Träger enthält also eine aufgedampfte EIementarschattung, nämlich das leitende Elektrodenmuster auf dem Träger zwischen der Stelle, an der eine Zuleitung verlötet ist, und der Stelle, mit der der entsprechende Golddraht verbunden ist.
Derartige Schaltungen, wie sie bisher beschrieben worden sind, d.h. miniaturisierte Schaltungen auf einem Träger, der mit einer Harzschicht bedeckt und mit hinausragenden gelöteten Zuleitungen versehen ist, sind aus der britischen Patentschrift 1015 532 bekannt.
Es ist jedoch erwünscht, daß diese Erzeugnisse soviel wie möglich serienmäßig hergestellt werden können, und daß diese Herstellung weitgehendst automatisierbar ist. Zur Erzielung einer Serienfertigung wird man versuchen, die aufeinanderfolgenden Bearbeitungen, die an jedem Träger ausgeführt werden müssen, soviel wie möglich gemeinsam mit möglichst vielen anderen Trägern zusammen erfolgen zu lassen. Im großen ganzen läßt sich sagen, daß diese Bearbeitungen die folgenden sind.
Anbringen, beispielsweise Aufdampfen der Schaltung, Befestigung (des) der Halbleiter(s), elektrisches Verbinden (des) der Halbleiter(s), Verlöten der Zuleitungen und Bedecken mit Kunststoff. Das gleichzeitige Aufdampfen mehrerer Schaltungen auf einen entsprechenden Träger ist nicht schwer. Die Schaltungen werden auf einen gemeinsamen Träger aufgebracht, wonach man dann den gemeinsamen Träger in Stücke verteilen kann, wobei jedes Stück der Träger einer derartigen Schaltung ist. Wenn diese Verteilung jedoch vor der nachfolgenden Bearbeitung geschieht, das ist bevor die Halbleiter an jedem Träger befestigt und mit jeder Schaltung verbunden sind, dann ist letztere Bearbeitung sehr schwierig: Die Träger müssen in der richtigen Lage unter die Bearbeitungsmechanismen oder -maschinen gelegt werden und lassen sich durch ihre relativ kleinen Abmessungen nur schwer hantieren. Deswegen ist es vorteilhaft, die Halbleiterelemente auf dem entsprechenden Träger zu befestigen und mit den entsprechenden Schaltungen zu verbinden, während letztere sich noch auf dem gemeinsamen Träger befinden. In dieser Weise wird die nächste Schaltung durch eine einfache Translation des gemeinsamen Trägers unter den Bearbeitungsmechanismus oder die Bearbeitungsmaschine gebracht. Dadurch ist die Bearbeitung automatisierbar geworden. Diese Bearbeitung kann auch derart ausgeführt werden, daß alle Halbleiterelemente, die mit den Schaltungen auf dem gemeinsamen Träger verbunden werden müssen, dieser Bearbeitung gleichzeitig und gemeinsam unterworfen werden.
Dies ist z.B. der Fall bei den sogenannten »facebonding«-Verfahremit Lotkugeln, wie es im Aufsatz von G. Sideris. »Bumps and balls, pillars and beams, a survey of face-bonding methods« in Electronics, 28. Juni 1965, S. 68, beschrieben worden ist. Für diese Bearbeitung sind auch andere Verfahren anwendbar, insbesondere diejenigen Verfahren, die
S im erwähnten Aufsatz genannt werden.
Die nächste Bearbeitung besteht nun im Verlöten der Zuleitungen. Für die Hantierbarkeit des Trägers ist es auch hier erwünscht, daß der gemeinsame Träger noch nicht in Stücke verteilt wird. Das Verlöten der
ίο Drähte mit einem gemeinsamen Träger wird keine Schwierigkeiten geben, wenn die Schaltung groß genug ausgebildet wird, so daß jede Lötstelle leicht erreichbar ist. Von gemeinsamer Bearbeitung ist hier jedoch nicht mehr die Rede, und weiter muß jede
»5 Schaltung in diesem Fall dann so groß ausgebildet werden, daß auf jeden gemeinsamen Träger nur wenig Schaltungen aufgebracht werden können, so daß nur wenig Träger gemeinsam den aufeinanderfolgenden Bearbeitungen unterworfen werden können. Es ist
ao also in diesem Stadium vorteilhafter, den gemeinsamen Träger in die kleinen gesonderten Träger zu teilen, und die Zuleitungen können dann leichter mit jedem Träger einzeln verlötet werden. Jeder Träger muß dann außerdem noch einzeln mit einer schüt-
«5 zenden Kunststoffschicht bedeckt werden. Die letzten zwei Bearbeitungen erfolgen also nicht gemeinsam und lassen sich wegen der Tatsache, daß es schwierig ist, die Träger in die richtige Lage zu bringen, auch schwer mechanisieren. Diese Schwierigkeit macht das
Fertigungsverfahren nicht sehr interessant. Das Anbringen der Zuleitungen an den kleinen Trägern auf einem gemeinsamen Träger und das elektrische Ve ι binden derselben mit der Schaltung müßte also ge meinsam und mit sehr feinen Mitteln erfolgen, darm
die Abmessungen jeder Schaltung klein gehalt«. < werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gc nannten Nachteile der bekannten Verfahren zu ve ι meiden und ein insbesondere für die Massenfertiguη
geeignetes Verfahren zu schaffen, um an mehrerei, kleinen Trägern, die einen Teil eines gemeinsamen Trägers bilden, diese Zuleitungen anbringen, und m der auf dem Träger angebrachten Schaltung in eim gemeinsamen Bearbeitung verbinden zu können. Da
durch kann auch das Bedecken mit Kunststoff ge meinsam erfolgen, so daß die Träger erst am Ende des Fertigungsverfahrens voneinander getrenn; werden müssen.
Nach der Erfindung werden die Zuleitungen da
durch erhalten, daß auf einer Trägerplatte, trimär träger genannt, eine Schicht aus leitendem Material in Form von Zuleitungen aufgebracht wird, wobei die Zuleitungen auf einem Teil ihrer Länge stärker am Pnmärträger haften als auf einem daran anschlie-
ßenden Teil ihrer Länge, dadurch, daß zunächst auf den fur die starke Haftung bestimmten Teil des Primartragers eine erste Schicht, die gut am Träger haftet, aufgebracht wird und daß danach auf wenigstens einen Teil dieser ersten Schicht und auf einem
daran anschließenden Teil des Primärträgers eine zweite, elektrisch leitende Schicht, in Form von Zuleitungen die weniger gut am Träger haftet als an der ersten Schicht, aufgebracht wird, wonach der Teil des Pnmartragers, auf den der weniger stark haftende Teil
der Zuleitungen aufgebracht ist, wenigstens zum Teil entfernt wird, so daß diese weniger stark haftenden Teile als herausragende Zuleitungen vom Träger frei werden. In dieser Weise ist das gemeinsame An-
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bringen der Zuleitungen möglich. Somit ist die Zuleitung durch die zweite Schicht gebildet, während die erste Schicht nicht unbedingt leitend sein muß.
Das gemeinsame elektrische Verbinden dieser Zuleitungen erfolgt dadurch, daß, nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung, die erste Schicht aus leitendem Material hergestellt wird, und sich über eine größere Oberfläche als die zweite Schicht erstreckt und somii das zum Anschluß an jedes Schaltelement gewünschte Elektrodenmuster bildet. Das heißt, daß die zweite Schicht an den Anschlußstellen der Zuleitungen mit diesem Muster über der ersten Schicht angebracht wird und dadurch die elektrische Verbindung mit der Schaltung automatisch erhalten wird.
Wenn die zweite Schicht nicht stark genug ausgebildet werden kann, weil diese beispielsweise aufgedampft wird, dann kann man, nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung, diese Schicht verstärken, mindestens über denjenigen Teil der Zuleitung, unter dem der Träger entfernt wird, verstärken und vorzugsweise zugleich über einen weiteren am Träger haftenden Teil, unter dem der Rest des am Träger haftenden Teils, der zum Anschluß an die Schaltelemente bestimmt ist, dünner ist als der erstgenannte verstärkte Teil. Diese dünnen Teile der Zuleitungen können einander dann sehr dicht nähern, und in manchen Fällen ist dies notwendig.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die zweite Schicht durch eine dicke Schicht aus leitendem Material, die vorzugsweise durch Elektrolyse auf die /.weite Schicht aufgebracht wurde, verstärkt. In dieser Weise wird die Verstärkung leicht erhalten, obschon es nicht notwendig ist, daß die verstärkende Schicht leitend ist. Selbstverständlich darf man nur nach diesen Bearbeitungen die Halbleiterelemente befestigen und elektrisch verbinden.
Dadurch, daß auf diesem Träger nicht nur die Schaltung, sondern auch die Zuleitungen angebracht sind, muß dieser gemeinsame Träger nun jedoch in Träger, auf welche die Schaltung und die zugehörigen Zuleitungen angebracht sind, verteilt werden. Diese Träger sind also größer als diejenigen Träger, die man herzustellen wünscht und die nur die Schaltung enthalten. Man wird also einen derartigen Primärträger in zwei Teile brechen, und zwar in einen ersten Teil, weiter der zu behaltende Teil genannt, auf den die Schaltung aufgebracht ist, und auf der sich ebenfalls ein kurzes Ende jedes der angebrachten Drähte befindet, und einen zweiten Teil, weiter der zu entfernende Teil genannt, auf dem der Rest der Drähte liegt. Der erste Teil bildet den eigentlich herzustellenden Träger, und der zweite Teil gehört nicht zum Enderzeugnis und wird von diesem ersten Teil und den Zuleitungen entfernt. Beim Brechen muß man dafür sorgen, daß die Drähte am zu behaltenden Teil haften bleiben, und daß sie ohne sie zu brechen von dem zu entfernenden Teil getrennt werden können. Bei der Ausbildung nach der Erfindung wird dies leicht erhalten, weil sich die Drähte dank der ersten Schicht fest an den zu behaltenden Teil haften und viel weniger am zu entfernenden Teil haften, auf den sie ohne Zwischenschicht aufgebracht sind.
Es sei bemerkt, daß die Maßnahme, die aus der elektrolytischen Abscheidung von Zuführungsklemmen und dem nachfolgenden Abbrechen eines Teils des Trägers, auf dem sie abgeschieden wurden, besteht, aus der britischen Patentschrift 775 267 bekannt ist. Hier wurde jedoch keine erste Schicht, die gut am Träger haftet, und längs der ein kurzes Ende der Zuleitungen über diese Schicht fest am zu behaltenden Teil des Primärträgers haftet, verwendet, so daß die Zuleitungen aus Material bestehen können, das viel weniger fest am zu behaltenden Teil haftet. Die Anwendung dieser Maßnahme bei der Herstellung des Trägers nach der Erfindung bringt jedoch ais ein weiterer besonderer Vorteil mit sich, daß außer dem Vorteil einer gemeinsamen Befestigung der Zu-
leitungen am Träger, das elektrische Verbinden in derselben Bearbeitung und also auch ebenfalls gemeinsam dadurch erfolgt, daß man dafür sorgt, daß das erwähnte kurze Ende jedes Drahtes, das sich auf dem Träger befindet, oben auf dem Elektrodenmu-
>5 ster, das zum gegenseitigen Anschluß der Zuleitungen und der Schaltelemente auf dem Träger dient, angebracht wird. Dadurch ist keine Lötbearbeitung mehr notwendig, durch welche die Zuleitungen mit den anzuschließenden Schaltelementen verbunden werden.
ao Man erhält in dieser Anwendung also einen weiteren besonderen Vorteil, daß, dank der Möglichkeit dieser gemeinsamen Bearbeitung, die nachstehenden Bearbeitungen ebenfalls gemeinsam erfolgen können. Man muß im allgemeinen dafür sorgen, daß die Kombinats tion der Materialien für den Träger, die erste Schicht (aus der gegebenenfalls das Elekrodenmuster besteht) und die Zuleitungsschicht derart ist, daß die erste Schicht gut am Träger und an der Zuleitungsschicht haftet, und letztere Schicht schlecht am Material des Trägers haftet, so daß das Abbrechen des überflüssigen Teils des Primärträgers ohne Gefahr erfolgen kann. Für diese«: Problem schafft die zuletzt erwähnte britische Patentschrift keine Lösung.
Da es wünschenswert ist, daß die in dieser Weise gebildeten Zuleitungen widerstandsfähig sind, wird man die Zuleitungsschicht möglichst stark auszubilden versuchen. Dazu ist Elektrolyse besonders geeignet, aber diese kann selbstverständlich nicht auf einen nicht-leitenden Träger angewandt werden. Deswegen muß immer zuvor eine dünne Zuleitungsschicht angebracht werden. Danach kann man das Zuleitungsmuster durch Elektrolyse verstärken. Die dünne Zuleitungsschicht kann jedoch auch durch eine nicht-leitende Schicht verstärkt werden, da die dünne Leiterschicht ausreicht, den Strom zu führen. Hauptsache ist, daß diese Verstärkungsschicht gut an der Zuleitungsschicht haftet.
Das Prinzip mit einigen Ausführungsverfahren und -formen wird im folgenden an Hand eines Beispiels näher erläutert: die Herstellung eines kommerziellen Transistorelementes, das mechanisch feste Zuleitungen an dem Kollektor, der Basis und dem Emitter des verwendeten Mikrotransistors enthält, wobei dieser Mikrotransistor auf einem mit Epoxyharz be-
deckten Träger befestigt ist.
Bei dieser Erläuterung wird auf die nachstehenden Figuren verwiesen. Es zeigt
Fig. 1 einen gemeinsamen Träger nach dem Aufdampfen zweier leitender Schichten,
Fig. 2 einen Teil dieser Platte, nach dem Ätzen derselben,-
Fig. 3 einen Mikrotransistor, der mit Vorteil in einem Ausführungsbeispiel verwendet wird,
Fig. 4 diesen Transistor nach der Befestigung auf
6S der Platte,
Fig. 5 das Enderzeugnis nach dem Beispiel,
Fig. 6 eine andere Anordnung der angebrachten Drähte,
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F i g. 7 zwei Zwischenstufen bei einem anderen Anwendungsbeispiel.
Auf einer Seite einer nicht-leitenden Glas- oder Keramikplatte (4 cm X 1,5 cm) und durch eine Metallmaske hindurch wird eine erste leitende Schicht aus einem Material aufgedampft, das fest an der Platte haften bleibt. Dazu kann man eine Glasart wählen, die speziell für das Aufdampfen dünner Filme, wie z.B. Glasarten auf Basis von Borosilikatglas, verwenden. Emaillierte Keramik ist ebenfalls verwendbar. Aus dieser Schicht wird das Elektrodenmuster geätzt. Nur derjenige Teil der Platte, aus dem diese Muster geätzt werden, erhält diese Schicht, also derjenige Teil, aus dem die zu behaltenden Teile jedes herzustellenden Elementes gebrochen werden. Das ist die doppelt schraffierte Oberfläche 1 in Fig. 1. Die Metallmaske dient also dazu, die Schicht nur auf diese Oberfläche aufzubringen. Diese fest haftende Schicht kann eine Aluminium-Chromschicht sein, das ist eine Aluminiumschicht (1 bis 2 μπι stark) mit darauf einer ao sehr dünnen Chromschicht (200 A).
Danach wird über die ganze Oberfläche dieser Platte, den gemeinsamen Träger, eine zweite Schicht aufgedampft. Nach der Erfindung muß diese Schicht leitend sein, gut an der ersten aufgedampften Schicht haften (beispielsweise die Aluminium-Chromschicht) und wenig an der Glasplatte haften. Für eine erste Aluminium-Chromschicht reicht eine aufgedampfte Kupferschicht von beispielsweise 1 μΐη aus. Fig. 1 zeigt den gemeinsamen Träger mit beiden aufgedampften Schichten (Aluminium-Chromschicht und aufgedampfter Kupferschicht). Die Stelle, an der zwei Schichten vorhanden sind, ist doppelt schraffiert. Es sei zu bemerken, daß die sehr dünne Chromschicht nur dazu anwesend ist, die Bildung einer Kupfer-Aluminium-Legierung zu verhindern, da diese Legierung weniger gut am Glas haftet.
In einer folgenden Bearbeitung wird nun mittels eines bekannten Photomaskierungsverfahrens auf diese Platte eine Ätzmaske aufgebracht. Dazu wird die Platte mit einem lichtempfindlichen Lack bedeckt. Darauf wird ein photographischer Film gelegt und das Ganze belichtet. Abhängig vom verwendeten Lack wird der belichtete oder der unbelichtete Teil in einem chemischen Lösungsmittel verschwinden, so daß auf der Platte nur die Ätzmaske zurückbleibt. Als Lack kann man den handelsüblichen Kalle-Lack verwenden und als Lösungsmittel eine l,5%ige KOH-Lösung.
Nun wird an den Stellen, die nicht von der Maske bedeckt sind, die schlecht haftende zweite Schicht dadurch entfernt, daß die Platte in ein Ätzbad getaucht wird. So wird beispielsweise eine Kupferschicht in einer HNO3-Lösung weggeätzt. Danach wird über dieselbe Maske eine erste leitende Schicht ebenfalls weggeätzt. So wird eine Aluminium-Chromschicht in einer H3PO4-Lösung weggeätzt. Mit Vorteil kann man beide Schichten in demselben aus einer FeCl3-Lösung bestehenden Ätzbad wegätzen. Das Ergebnis dieses Ätzvorganges zeigt Fig. 2. Diese Figur zeigt einen Teil der Platte, der vier Elektrodenmuster enthält. In diesem Fall dient dieses Elektrodenmuster zum Anschluß der drei Zuleitungen an einen Mikrotransistor. Jedes aufgedampfte Elektrodenmuster ist an den doppelt schraffierten Stellen gebildet. An diesen Stellen ist die schlecht haftende zweite Schicht, h. diesem Fall die Kupferschicht, auch vorhanden, als auch an den Stellen (die schraffierten Teile zwischen den strichpunktierten Linien C und D), wo die Zuleitungen elektrolytisch verstärkt werden, und schließlich an den Stellen (die schraffierten Teile unter der strichpunktierten Linie D), über die der Elektrolysestrom abgeführt werden muß.
In einer folgenden Bearbeitung werden nun die Drähte elektrolytisch verstärkt. Dazu werden alle Stellen, an denen das Material nicht angebracht werden darf, mittels einer Maske bedeckt. Ein üblicher Klebestreifen, z.B. vom Typ »Sellotape«, reicht dazu aus, und in dieser Weise wird auf der Platte nur die Oberfläche zwischen den strichpunktierten Linien Cund D (Fig. 2) unbedeckt gelassen. Man verlötet noch eine Elektrode mit dem Verbindungsleiter 5 und das Ganze bildet eine Elektrode für die Elektrolyse und wird in das elektrolytische Bad getaucht. In diesem Fall ist das eine CuSO4-Lösung, so daß Kupfer auf der schlecht haftenden Kupferschicht niedergeschlagen werden wird. Diese elektrolytische Schicht ist dann mit der schlecht-haftenden Kupferschicht fest verbunden. Nachdem die Zuleitungen ausreichend verstärkt sind, wird diese Elektrode aus der Lösung herausgeholt und die Platte wird von ihrer Elektrode befreit und die Maske, in diesem Fall der Klebestreifen, wird entfernt. Der Teil der Platte hinter der strichpunktierten Linie D, der nur als Träger für die Abführung des Elektrolysestroms notwendig war, wird nun ebenfalls entfernt. In diesem Fall läßt sich dies durch Kratzen und Brechen der Platte längs der Linie D durchführen. Dieser Teil könnte jedoch auch in einer anderen Weise, z.B. durch Ätzen oder Schleifen entfernt werden.
Nun sind das Elektrodenmuster und die Zuleitungen auf jeden Primärträger aufgebracht, wobei jede Zuleitung mit dem Elektrodenmuster verbunden ist. Dies alles ist auf der Platte, dem gemeinsamen Träger, geschehen. In einer folgenden Bearbeitung können nun die Mikrotransistoren an jede Schaltung gelötet werden. Fig. 3 zeigt einen derartigen Mikro transistor 6 mit den drei kleinen Elektroden 7, da Basis-, Emitter- und Koilektorelektrode. Dies ist ein sogenannter »beam-Leade-Transistor, der aus dem selben erwähnten Aufsatz von G. Siderus bekann. ist. Jeder Transistor wird an die entsprechende EIi mentarschaltung gelötet, wie in Fig. 4 dargestellt ist Dabei werden die Verbindungspunkte 2, 3 und 4 de Transistors mit den gleichen Ziffern wie in F i g. 2 angedeutet. Diese Mikrotransistoren sind äußerst klein Wie bereits erwähnt, ist ihre Größenordnung bei spielsweise 100 um X 100 μπι X 100 μπι. Deswegen müssen die aufeinander zu gerichteten Leiter 2,3 uno 4 bis auf Abstände von 50 μπι voneinander liegen Dadurch, daß diese Schaltung aufgedampft wurde, isi dies ermöglicht. Elektrolytisch könnte man niemals zu derartigen kleinen Abständen gelangen da die Schicht selber 100 μτη bis 200 μπι stark ist, und dit drei Leiter also ineinander wachsen wurden. Die aufgedampfte Aluminium-Chromschicht ist also unbedingt notwendig, weil die elektrolytisch gelegter Drähte den Verbindungspunkten mit dem Transistoi niemals so dicht bis auf 50 μΐη nähern können.
Es dürfte einleuchten, daß jeder willkürliche Mikrotransistor mit einem anderen Befestigungsverfahren verwendbar ist. (Beispielsweise mit den Lötkügelchen nach dem bereits erwähnten Aufsatz.)
Nun kann die Platte zur Höhe der strichpunktierter Linie F in Fig. 2 gekratzt und in ein schützendes Epoxyharz bis an diese Linie getaucht werden, so da£ alle Transistoren und deren Verbindungspunkte mil
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uern Trager bedeckt sind. Nach Aushärten wird die Platte, beispielsweise durch Brechen oder durch Sägen, in Stücke, die Primärträger verteilt, die je einen Transistor und die dazugehörenden Zuleitungen besitzen, wie z.B. der durch die Linien A, G, £und D begrenzte Teil. Auf jedem Primärtrüger lassen sich zwei Teile betrachten: auf einem ersten Teil, dem zu behaltenden Teil, der über der Linie Fliegt, liegt die Schaltung 2, 3, 4 aufgedampft, und auch ein kurzes Ende der abgeschiedenen Drähte. Auf dem anderen Teil, unter der Linie F, liegt der Rest der Drähte und dieser Teil des Trägers ist überflüssig geworden. Somit wird dieser Primärträger an dieser Stelle längs der Linie F, längs der bereits gekratzt wurde, gebrochen, und die Drähte werden von diesem zu entfernerden Teil abgeschält. Dies erfolgt ohne Bruchgefahr dieser Drähte, denn diese ruhen auf der Kupferschicht, die nicht fest am Glas haftet. Auf dem doppelt schraffierten Teil unter der Linie C sind diese Drähte jedoch fest mit dem zu behaltenden Teil verbunden und dies ist da*ier der eigentliche durch die Linien A, G, E und Fbegrenzte Träger, womit das Enderzeugnis erhalten ist (Fig. 5). Man kann auch zunächst nach der Linie F und dann nach den senkrechten Linien /4, G usw. brechen.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt, wie bereits erwähnt, besonders in der Tatsache, daß das Anbringen und das elektrische Verbinden der Zuleitungen gemeinsam und zur selben Zeit erfolgen kann und daß die gemeinsame Platte dazu nicht in Stücke verteilt zu werden braucht. Es ist jedoch klar, daß auf der gemeinsamen Platte je Transistor eine Oberfläche verwendet werden muß, die viel großer ist a!s die des herzustellenden Trägers, da der Primärträger auch den zu entfernenden Teil, auf den die Drähte aufgebracht sind, enthalten muß. Dadurch kann man weniger Schaltungen auf nur einen gemeinsamen Träger aufdampfen. Man könnte dies dadurch umgehen, daß die Drähte möglichst kurz ausgebildet werden, ohne daß dies die Handhabung des Erzeugnisses beeinträchtigen würde. Eine gute Art und Weise, diesen Nachteil zu verringern, besteht darin, daß die Drähte nach Fig. 6 angebracht werden. Der zu behaltende Teil jedes Trägers wird als ein Quadrat zwischen den strichpunktierten Linien dargestellt. An den Stellen, wo die Drähte für den Träger 8 angebracht wurden, wurde die Oberfläche doppelt schraffiert. An der Stelle, an der die aufgedampfte Schaltung nicht mit der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht bedeckt ist, wurde einfach schraffiert. Diese Anordnung bietet drei Vorteile: ein erster Vorteil findet sich in der Tatsache, daß die gemeinsame Platte keine zu entfernenden Teile mehr enthält. Der Teil, den man als den zu entfernenden Teil für den einen Primärträger bezeichnen könnte, bildet nun den zu behaltenden Teil für zwei benachbarte Primärträger. Der Primärträger, der zur Herstellung des Trägers 8 gehört, besteht nun aus der Oberfläche, die von den Quadraten 8, 9 und 10 beansprucht wird. Der zu behaltende Teil davon ist das Quadrat 8. Das zu entfernende Quadrat 9 z. B. ist jedoch der zu behaltende Teil des Trägers 9. Durch diese Maßnahme kann das Verhältnis der Nutzoberfläche zur unnützlichen Oberfläche auf dem gemeinsamen Träger vergrößert werden, und man kann also mehr Schaltungen darauf anbringen. Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß man beim Brechen des Trägers z.B. längs der Linie A-A in jedem Primärträger (z. B. 8,9,10) den zu behaltenden Teil 8 vom zu entfernenden Teil 9 trennt, und zugleich den herzustellenden Träger 8 vom herzustellenden Träger 9 trennt. Mit der Anordnung nach Fi g. 2 müßte man zunächst die zu behaltenden Teile von den zu entfernenden Teilen trennen, wobei die zu behaltenden Teile miteinander verbunden blieben, und danach mußten die zu behaltenden Teile voneinanJer getrennt werden. Wenn man, bei der Anordnung nach Fig. 6, die zu behaltenden und die zu entfernenden Teile trennt,
ίο dann sind zur gleichen Zeit auch alle zu behaltenden Teile voneinander getrennt. Ein dritter Vorteil liegt in der Tatsache, daß die hinausragenden Drähte jedes Trägers weiter voneinander entfernt sind als bei der Anordnung nach F i g. 2. In dieser Weise sind sie auch mehr hantierbar. Andere Anordnungen können natürlich auch verwendet werden, um die gleichen Vorteile zu erzielen. Dafür muß man nur dafür sorgen, daß der überflüssige Teil des einen Primärträgers einen Teil des zu behaltenden Teiles eines oder meh-
ao rerer Nachbarträger bildet, wobei der gemeinsame Träger längs Linien gebrochen werden kann, längs deren der zu entfernende Teil vom zu behaltenden Teil mehrerer Primärträger abgebrochen wird, und längs deren zur gleichen Zeit der zu behiltende Teil
»5 von Primärträgern von dem zu behaltenden Teil benachbarter Primärträger getrennt wird. Mit einem Primärträger eines herzustellenden Trägers meint man denjenigen Teil der Oberfläche des gemeinsamen Trägers, auf dem das Elektrodenmuster und die Zuleitungen für diesen herzustellenden Träger angebracht sind. Für diesen Träger ist dann der zu behaltende Teil derjenige Teil des Primärträgers, aus dem der eigentliche hemistellende Träger gebrochen wird.
Beim elektrolytischen Verstärken der Zuleitungen nach einer anderen Anordnung als Fig. 2 tritt die Schwierigkeit auf, daß die Abführungen für den Elektrolysestrom, die nachher entfernt werden müssen, gemäß einem verwickelten Muster liegen werden und deren Entfernung also schwierig sein wird. Bei der Anordnung nach Fig. 2 lagen diese Abführungen unter der Linie D und sie waren kammförmig mit dem gemeinsamen Verbindungsleiter 5 verbunden. Diesel Kamm konnte in einfacher Weise durch Brechen längs der Linie 5 entfernt werden. Bei der Anordnung nach Fig. 6 ist ein einfaches Brechen nicht möglich. Mar wird diese Schwierigkeit durch Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine andere Weise als im erster Beispiel umgehen müssen. Zunächst wird durch eint metallische Maske das aus einer Aluminium-\_hrom· schicht bestehende Elektrodenmuster aufgedampf werden. Danach wird über die ganze Oberfläche di< dünne Kupferschicht aufgedampft. Weiter wird mai nun eine Maske anbringen, beispielsweise unter An Wendung der bereits erwähnten Photomaskierungs verfahren. An der dünnen Kupferschicht wird mai nun eine Elektrode für die Elektrolyse befestigen un< das Ganze in ein elektrolytisches Bad tauchen. Nu an der Stelle, an der die Zuleitungen verstärkt werdei müssen, kommt die dünne Kupferschicht mit der elek trolytischen Lösung, beispielsweise CuSO4, in Beruh rung. Die ganze aufgedampfte Kupferschicht unte der Maske dient nun als Abführung für den Elektroly sestrom. Nachdem die Zuleitungen ausreichen verstärkt sind, wird die Platte aus dem Bad herausge zogen und die Elektrode als auch die Maske entfern!
In einer nachfolgenden Bearbeitung wird die Platt
in ein Ätzbad getaucht, das aus einem Stoff besteh
der die Kupferschicht wohl, aber die Schaltung nicht angreift (beispielsweise HNO,). An allen Stellen, wo die aufgedampfte Kupfeischicht nicht von der dicken elektrolytischen Schicht bedeckt ist, wird diese weggenommen. Eine gleich dünne Schicht wird natürlich ebenfalls vor, der dicken elektrolytischen Schicht weggenommen, dies ist jedoch nicht spürbar. Der gemeinsame Träger nach Fig. 6 ist dann fertig, ohne daß Schwierigkeiten wegen der Entfernung der Abführungen aufgetreten sind, weil diese in einem Bad, das den Werkstoff des Elektrodenmusters nicht angreift, weggeätzt werden. Es dürfte einleuchten, daß die Zuleitungen auch noch dadurch gebildet werden können, daß die dicke elektrolytische Schicht auf der ganzen Oberfläche angebracht wird, und die überflüssigen 1S Teile nachher durch eine Maske weggeätzt werden. In diesem Fall kann man diese dicke Schicht gegebenenfalls auf eine andere Weise als durch Elektrolyse anbringen: nämlich durch Befestigung eines Kupferblatts auf dieser Oberfläche, insofern dieses Blatt gut an den Schaltungen und schlecht am Träger haftet. Nunmehr wird eine andere Ausführung mit anderen Materialien beschrieben. Auf dem gemeinsamen Träger wird zunächst über die ganze Oberfläche eine dünne Schicht (100 A) Nickel-Chromle- *5 gierung aufgedampft. Dieser Werkstoff, der besser unter dem Namen »Nichrom« bekannt ist, ist als Widerstandsmaterial bekannt und haftet gut am rager aus Borosilikatglas. Danach wird eine Nickeischicht (2 Lim bis 3 μΐη) über die ganze Oberfläche aufgedampft. Diese Schicht haftet fest an der Nichromschicht. In bekannter Weise wird eine Maske auf diese Schichten aufgebracht und das Ganze wird in eine HNOj-Lösung und danach in eine CuSO4-Lösung getaucht, wodurch die unbedeckten Teile der Nickel- bzw. Nichromschicht entfernt werden. Das Ergebnis ist in F i g. 7 a dargestellt. Hier wird der zu behaltende Teil eines Primärträgers dargestellt, auf dem die Schaltung angebracht werden muß, und auf den gut am Träger haftende Bänder 11 aufgedampft sind, die at)s einer Nickelschicht mit darunter der Nichromschicht bestehen. Danach wird in bekannter Weise eine neue Maske auf diesen Träger aufgebracht, und oewisse Teile der Nickelschicht werden durch i ,u chen in eine ΗΝΟ,-Lösung aus den Bandern Ii ,.nt ferrit Das Ergebnis nach der Entfernung d^r N;.;-kt js, jn' Fi1, ^h gezeigt. Der Primärträger enth:·:: ir diesem Fall nun einen Nichromwiderstand 12 un.: ,!ei R^st der am Trauer haftenden Bänder bildet das ί icktrodenmuster. Jas /um gegenseitigen Anschluß -I01 Schaltelemente :mi Jem Träger dient. Das Eic:-.·,·.,, denmuster i-t also Ja, Muster der Leiter, über \^;. hc ..lie gegenseitige Verbindung der Schaltelement ..τ-halten "wird. Dana- h wird eine dünne Kupfersc':,. hi auf der ganzen Oberfläche aufgedampft, und &.·■..* wird in bekannter NN eise eine Maske gemäß d, m \;uster der zu \erstarkender. Teile der Zuleitungen ι ■gebracht. Die Zuleitungen werden danach weite 1 -eformt und abticarbeitet. wie es bei der Beschrei..■.■■!£ der Auttramint; der Zuleitungen nach Fig. 6 ... gedeutet ist.
Die Erfindung beschränkt sich keineswegs au: ou hier zur Verdeutlichung dargestellten Formen .Jei erwähnten Materialien. Alle Materialien, deren Kombination die bereits erwähnten Bedingungen erfüllt sind verwendbar Ebenfalls kann jedes willkürlich erwähnte Ätz- oder elektrolytische Bad durch ein anderes ersetzt werden, das die gleichen Resultate ergibt. Dit gut und die schlecht haftenden Schichten können gegebenenfalls noch in anderer Weise als durch Aufdampfen angebracht werden, sofern damit die erforderliche Genauigkeit dann erreicht werden kann.
In den oben gegebenen Beispielen wurde gezeigt, wie ein Träger mit einem sehr elementaren Eiektrodenmuster, nämlich den drei Verbindungsleitern der Enden jeder Zuleitung zu den Verbindungspunkten mit dem Mikrotransistor hergestellt wurde. Diese wird hier, in weitem Sinne des Wortes, als Schaltung betrachtet. Der Träger kann jedoch eine verwickelte Schaltung enthalten, auf der mehrere Halbleiterelemente befestigt sind, und auf der passive Elemente, wie Widerstände und Kondensatoren, angebracht werden. Der Träger kann jede willkürliche Form haben. Im Falle dieser Träger faltbar ist, kann er zum Beispiel auch noch aufgerollt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von mindestens üinem Träger mit teilweise frei aus dem Träger herausragenden Zuleitungen für eine miniaturisierte Schaltung mit einem oder mehreren miniaturisierten Schaltelementen, insbesondere Halbleiterschaltelementen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Trägerplatte, Primärträger genannt, eine Schicht aus leitendem Material in Form von Zuleitungen aufgebracht wird, wobei die Zuleitungen auf einem Teil ihrer Länge stärker am Primärträger haften als auf einem daran anschließenden Teil ihrer Länge, dadurch, daß zunächst auf den für die starke Haftung bestimmten Teil des Primärträgers eine erste Schicht, die gut am Träger haftet, aufgebracht wird und daß danach auf wenigstens einen Teil dieser ersten Schicht und auf einem daran anschließenden Teil ots Primärträgers eine zweite, elektrisch leitende Schicht, in Form von Zuleitungen, die weniger gut am Träger haftet als an der ersten Schicht, aufgebracht wird, wonach der Teil des Pnmärträgers, auf den der weniger stark haftende "5 Teil der Zuleitungen aufgebracht ist, wenigstens zum Teil entfernt wird, so daß diese weniger stark haftenden Teile als herausragende Zuleitungen vom Träger frei werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus leitendem Material hergestellt wird und sich über eine größere Oberfläche als die zweit· Schicht erstreckt und somit das zum Anschluß an jedes Schaltelement gewünschte Elektrodenrm jter bildet.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht mindestens übef denjenigen Teil der Zuleitung, unter dem der Träger entfernt wird, und vorzugsweise ebenfalls über einen v/eiteren am Träger haftenden Teil verstärkt wird, wodurch der Rest des am Träger haftenden Teils, der zum Anschluß an die Schaltelemente bestimmt ist, dünner ist als der erstgenannte verstärkte Teil.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht durch eine dicke Schicht aus leitendem Material, die vorzugsweise durch Elektrolyse auf die zweite Schicht aufgebracht wird, verstärkt wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer miniaturi- so sierten Schaltung mit einem oder mehreren miniaturisierten Schaltelementen, insbesondere mit einem Halbleiterelement, auf einem Träger, der nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor der zu entfernende Teil vom Primärträger entfernt wird, die Schaltelemente auf dem Träger befestigt und elektrisch mit der Schaltung verbunden werden, wonach mindestens derjenige Teil des Trägers, der die erste Schicht und die Schaltelemente enthält, mit Kunststoff bedeckt wird.
6. Verfahren zur Herstellung mehrerer Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärträger jedes herzustellenden Trägers einen Teil eines gemeinsamen Trägers bildet, auf dem die Bearbeitungen hintereinander und gemeinsam für alle herzustellenden Träger durchgeführt werden, wobei am Ende die Träger mit den hinausragenden Zuleitungenvorzugsweise durch Sägen oder durch Brechen voneinander getrennt werden.
7. Verfahren zur Herstellung mehrerer Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zu entfernende Teil des einen Primärträgers einen Teil des zu behaltenden Teils eines oder mehrerer benachbarter Primärträger bildet, wod'jich der gemeinsame Träger längs Linien gebrochen werden, längs deren der zu entfernende Teil vom zu behaltenden Teil mehrerer Primärträger abgebrochen wird, und längs deren zur selben Zeit die zu behaltenden Teile mehrerer Primärträger ebenfalls voneinander getrennt weiden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht auf der ganzen Oberfläche des Primärträgers angebracht wird, und daß danach diese zweite Schicht auf elektrolytischcm Wege auf der ganzen Oberfläche verdickt wird, wonach mittels eines Photomaskierungsverfahrens eine Maske gemäß dem gewünschten Muster der Zuleitungen angebracht wird, wonach durch Ätzen die nicht von der Maske bedeckten Teile der zweiten Schicht mit ihrer Verdickung weggeätzt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht an der ganzen Oberfläche des Primärträgers angebracht wird, daß danach auf dieser Schicht mittels eines Photomaskierungsverfahrens eine Maske angebracht wird, wonach die nicht von dieser Maske bedeckten Teile der zweiten Schicht durch Ätzen entfernt werden, so daß das Muster der Zuleitungen zusammen mit den Abführungen für den Elektrolysestrom zu einer gemeinsamen Elektrode zurückbleibt, und wonach an den zu verdickenden Teilen der Zuleitungen auf elektrolytischem Wege unter Verwendung einer Maskierungsschicht eine leitende Schicht angebracht wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht auf der ganzen Oberfläche des Primärträgers angebracht wird, daß danach auf dieser Schicht mittels eines Photomaskierungsverfahrens eine Maske gemäß dem gewünschten Muster der zu verdickenden Teile der Zuleitungen angebracht wird, wonach die nicht von der Maske bedeckten Teile der zweiten Schicht auf elektrolytischem Wege verdickt werden, wonach die Maske und die nicht verdickten Teile der zweiten Schicht durch Ätzen entfernt werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht in Form einer oder mehrerer zusammenhängender Gebiete angebracht wird, aus denen nachher, vorzugsweise während des selektiven Wegätzens einer der nachfolgenden Schichten unter Verwendung derselben Maskierungsschicht, das zur Verbindung mit den Schaltelementen gewünschte Elektrodenmuster gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Elektrolyse verwendete Maskierungsschicht ein Klebestreifen aus Isolierstoff ist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge-
ir
kennzeichnet, daß die Abführungen für den Elektrolysestrom nach der Elektrolyse dadurch von den Zuleitungen entfernt werden, daß derjenige Teil des Primärträgers, auf dem diese Abführungen angebracht sind, vom Rest des Primärträgers, auf dem die Zuleitungen angebracht sind, entfernt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoffe für den Träger, die erste und die zweite Schicht und die gegebenenfalls verwendete leitende Verdikkungsschicht bzw. Glas, Aluminium und Kupfer verwendet werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine ΗΝΟ-,-Lösung als Ätzflüssigkeit verwendet wird.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine FeCl,-Lösung als Ätzflüssigkeit verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiur.ischicht mit einer sehr dünnen Chromschicht bedeckt wird, bevor die Kupferschicht darauf angebracht wird.
18. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtverdickten Teile der zweiten Schicht ohne Verwendung einer Maske dadurch entfernt werden, daß die vollständige zweite Schicht nur so lange mit der Ätzflüssigkeit in Berührung gehalten wird, bis die nichtverdickten Teile der zweiten Schicht verschwunden sind.
19. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus leitendem Material auf eine dritte Schicht aus Widerstandsmaterial, das gut am Träger haftet, angebracht ist, wobei sich diese dritte Schicht über eine größere Oberfläche als die erste Schicht erstreckt, und auf dip se Weise die Widerstände zwischen einem oder mehreren Elektrodenpaaren des Elektrodenmusters bildet.
20. Verfahren nach Ansprüchen 19 und 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und danach die erste Schicht auf der ganzen Oberfläche des Primärträgers angebracht wird, daß danach auf der ersten Schicht mittels eines Photomaskierungsverfahrens eine Maske angebracht wird, wonach die nicht von der Maske bedeckten Teile beider Schichten durch Ätzen entfernt werden, daß danach unter Verwendung einer neuen Maske nur die nicht von der Maske bedeckten Teile der ersten Schicht entfernt werden, so daß das zum Anschluß an jedes Schaltelement gewünschte Elektrodenmuster mit Widerständen zwischen einem oder mehreren Elektrodenpaaren zurückbleibt, wonach schließlich die zweite Schicht in der gewünschten Weise angebracht wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 und/oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoffe für den Träger, die erste, die zweite und die dritte Schicht, und die gegebenenfalls verwendete leitende Verdickungsschicht bzw. Glas, Nickel, Kupfer, eine Nickel-Chromlegierung und Kupfer verwendet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Träger mit teilweise frei aus dem Träger nerausragenden Zuleitungen für eine miniaturisierte Schaltung mit einem
5 oder mehreren miniaturisierten Schaltelementen, insbesondere Halbleiterschaltelementen.
Ein solches Verfahren ist im wesentlichen 7ur Massenfertigung mit allen damit verbundenen Vorteilen geeignet, obschon es mit Vorteil bei jeder Fertigung
ίο anwendbar ist. Mit Halbleiterelement wird hier gemeint: ein Halbleiterkörper mit einem oder mehreren Schaltelementen, von denen gegebenenfalls gewisse Teile durch einen auf den Körper aufgebrachten Leiter miteinander verbunden sein können. Insbeson-
1S dere sind hierin also die aktiven Schaltelemente enthalten, die durch eine Anzahl in den Halbleiterkörper eindiffundierter Nachbarzonen entgegengesetzten Leitungstyps gebildet werden. Im allgemeinen enthält eine miniaturisierte Schaltung eine Anzahl passiver Elemente (Widerstände, kondensatoren u.dgl.), die auf einen Träger aufgebracht sind, beispielsweise aufgedampft, und diese Elemente sind nach einem ebenfalls beispielsweise durch Aufdampfen auf den Träger aufgebrachten leitenden Elektrodenmuster miteinander verbunden. Wenn die Schaltung auch Halbleiterelemente enthält, dann werden ditse danach am Trager befestigt (beispielsweise durch Kleben) und die Elektroden jedes Elementes werden in der gewünschten Weise mit dem Elektrodenmuster elektrisch verbunden. Jede Schaltung wird auf einem möglichst kleinen Träger hergestellt und vorzugsweise mit einer Kunststoffschicht, z. B. Epoxyharz, bedeckt, um die Schaltung vor Beschädigung von außen her zu schützen.
An dieser Schaltung müssen jedoch Zuleitungen angebracht werden, bevor sie mit der Kunststoffschicht bedeckt sind, und diese Leiter müssen aus dieser Schicht hinausragen. Über diese Leiter muß man nämlich die Speisespannungen, die Eingangs-
*° und Ausgangssignale einführen bzw. entnehmen können. Wenn diese Schaltung auf dem Träger, mit der Kunststoffschicht bedeckt und mit hinausragenden Zuleitungen, als kommerzielles Enderzeugnis dienen muß, dann müssen diese Zuleitungen widerstandsfähig und hantierbar sein, damit dieses Erzeugnis mit den klassischen Mitteln und Verfahren vom Benutzer in dessen Enderzeugnis eingelötet werden kann.
Auch bei der Herstellung von Halbleiterelementen, die als kommerzielles Enderzeugnis dienen müssen, z.B. Transistoren, bei denen von einem miniaturisierten Halbleiterelement ausgegangen wird, tritt dasselbe Problem auf. Es ist sehr vorteilhaft, wenn man von einci.i miniaturisierten Halbleiterelement ausgeht. Diese werden ja beispielsweise durch Diffusion mehrerer Elemente in dieselbe Halbleiterplatte mittels der bekannten Planartechniken hergestellt. Je kleiner sie ausgebildet sind, um so mehr aus nur einer Platte in demselben Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Diese Elemente werden jedoch so klein hergestellt (Abmessungen 100 μίτΐ Χ 100 /im X 100 /im) und die leitenden Oberflächen darauf, welche die Elektroden des Elements sind, ebenfalls (beispielsweise 60 μιτι X 60 /im), daß es unmöglich ist, mit diesen noch widerstandsfähige und hantierbare Zuleitungen (Durchmesserz. B. 100 /im)zu verlöten. Man muß diese Elemente also größer ausbilden, was nachteilie ausfällt, oder man muß eine andere Lösung
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