DE1665251C - Verfahren zur Erzeugung elektrischer Klebkontakte - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung elektrischer KlebkontakteInfo
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Description
Bekannt ist ein elektrisches Montageverfahren für Einzelteile in der Mikroelektronik mit Hilfe stromleitender
Klebstoffe auf der Grundlage härtbarer Polymerisatharze mit einem hohen Gehalt an Silberoder
Goldpulver, Dieses Verfahren besitzt eine Reihe wesentlicher Nachteile; insbesondere gestattet es nicht
Jedes stromleitende Bündel 2 (F l g. 1) bzw, U
(F i g, ?,), das senkrecht zur Klebstellenflache orientiert ist, erzeugt im anisotropen Klebstoffilm 1 bzw. 10
einen Mikrokontakt zwischen den zusammenzuklebenden Bauelementen 3 und 4 bzw. 7 und 8. Die Anzahl
der Mikrokontakte auf einer Fläche von 1 cma kann, je nach Wunsch, zwischen 5 und 10 000 liegen.
einen niedrigen Kontaktwiderstand beim Verkleben ία Dies hängt vom Typ des überlagerten Magnetfeldes,
von der Dicke des Klebstoffilms I bzw. 11 und von der
Größe und der Form der Teilchen des stromleitenden Füllstoffes ab.
Beim Aushärten des Klebstoffilms 1 bzw. 10 im
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- 15 homogenen Magnetfeld kann ein hoher Wert des
von Metallen, wie Indium, Gold, Messing und Ni-Co-Fe-Legierungen, sowie einen Vielpunktkontakt
mit hoher Kontaktinnigkeit je Flächeneinheit zu erzeugen.
steht in der Beseitigung der genannten Nachteile durch Entwicklung eines wirtschaftlichen Verfahrens
zur Erzeugung elektrischer Kontakte, die einen geringen Kontaktwiderstand und eine hohe Kontaktdichte
je Flächeneinheit besitzen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß härtbare Polymerklebstoffe, die als stromleitende Füllstoffe
ferromagnetische Pulver enthalten, angewandt und die Klebstellen in einem inhomogenen Magnetfeld, das
im Feldquerschnitt eine wechselnde Intensität besitzt, »5
gehärtet werden.
Die Benutzung ferrorr.agnetischer Pulver an Stelle von Edelmetallpulvern erhöht wesentlich die WirtAnisotropiefaktors
nur bei einem geringen Gehalt an st romleitendem Füllstoff, der 3 bis 4 Volumprozent nicht
überschreitet, erhalten werden. Hierbei ist es praktisch schwer, die Anzahl der Mikrokontakte ai regeln;
letztere sind ungeordnet verteilt, und ihr elektrischer Widerstand ist äußerst hoch. Wenn dagegen die
Menge an stromleitendem Füllstoff vergrößert wird, so fällt bei Erreichen eines bestimmten Höchstgehalts
der Wert K schroff ab.
' Daher wird erfindungsgemäß die vorgegebene Anzahl von Mikrokontakten mit niedrigem elektrischem
Widerstand durch iTie Anwendung eine» inhomogenen
Magnetfeldes, das im Feldquerschnitt wechselnde Intensität besitzt, erhalten. Im inhomogenen Magnet-
schaftlichkeit der Kontaktherstellung. Zweckmäßigerweise
wird als str^mleitender Füllstoff Nickelpulver 3° feld werden nämlich Anzahl und Lage der stromangewandt,
leitenden Teilchenbündel 2 bzw. 11 durch die Anzahl
Der elektrische KontaktwiderstL.id der erfindungs- der Garben mit erhöhter Intensität im Feldquerschnitt
gemäß erzeugten Klebstellen wird bedeutend ver- bestimmt.
mindert, wenn der Polymerklebstoffilm in einem Die zur Erzeugung des inhomogenen Magnetfeldes
Magnetfeld erhärtet, der seinerseits auf den elek- 35 benutzten Leiter 5 bzw. 9 aus ferromagnetischem
frischen Widerstand der Klebstelle sich nur dann Material sind ein unbedingt erforderlicher Bestandteil
wirksam erweist, wenn der stromleitende Füllstoff mindestens eines der kontaktierenden Bauelemente 3
ferromagnetische Eigenschaften besitzt. Wenn an die und 4 bzw. 7 und 8.
ungehärteten Klebstoffilme ein Magnetfeld angelegt Die Leiter 5 (F i g. I) bzw. 9 (F 1 g. 2), die mit ihrer
wird, entstehen induzierte Bündel aus Teilchen des 40 Hauptachse längs der Induktior.snchtung des Magnetstromleitendcn
Füllstoffes, die in Feldrichtung orien feldes. das durch einen entsprechend gebauten Elektrotiert
sind. Die Härtung der Klebstellen erfolgt Vorzugs- magneten erzeugt wird, angeordnet sind, rufen länps
weise zunächst in einem pulsierenden Magnetfeld der Verlängerung der Hauptachsen in ihrer unmittel-
und anschließend in einem statischen Magnetfeld. baren Nähe eine erhöhte Intensität des Magnetfeldes
Der im Magnetfeld gehärtete Klebstoffilm besitzt 45 hervor, in welches die Teilchen des stromleitenden
einen anisotropen elektrischen Widerstand, dessen ferromagnetischcn Füllstoffes, die hierbei dichte strom-Größc
gekennzeichnet wird durch den Anisotropie- leitende Bündel 2 bzw. 11 bilden, hineingezogen werden,
faktor: Eine Vergrößerung der Menge des stromleitenden
ρ2 Füllstoffes im Klebstoffilm 1 bzw. 10, der im inhomo-
A · 50 gpnen Magnetfeld gehärtet wird, führt zu keiner Er-
. "' höhung der 7ahl der Mikrokontakte. sondern ruft nur
der Anisotropiefaktor,
der spezifische elektrische Widerstand längs der üricntierungsrichtung und
der spezifische elektrische Widerstand senkrecht zur Orientierungsrichtung ist.
eine Verminderung des elektrischen Widerstandes jedes Mikrokontaktes hervor, wobei diese Kontakte ihre
anfängliche Lage und Anzahl nicht ändern
Die höchstzulässige Zuteiliingsr »enge von elektrischem
Füllstoff im Film 1 bzw. 10. der im inhomogenen Magnetfeld gehärtet wird, ist 3- bis 5mal
größer als die Menge in einem Film, der im homogenen Feld gehartet wird. Hierbei wird der gesamte elek-Da* erfindungsgemüße Verfahren ermöglicht die ββ irische Kontakt widerstand der Klebstelle auf einer
Erzeugung von Polymerfllmen mit einem Wert K im Flache von 1 cm* bei einer derartigen Erhöhung der
Bereich von I bis 10M. PüIJstoffmenge 2- bis 4mal geringer.
«Thematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt kann bedeutend erniedrigt und leichter wiederholbare
einem Halbleitcrplfltuhen und einer Drahtglasscheibe, «rsten Stufe der Kontaktbildung ein pulsierendes
15 000Os und einer Amplitude von 10 bis 500OGs
inwendet.
Niieh der Behandlung im pulsierenden Magnetfeld
muß der vorgehSrtete Klebstoffilm 1 bzw, 10 bis zur
peendigung seiner Aushärtung in einem statischen
Magnetfeld gehalten werden, dessen Induktionswert nicht geringer als der Restinduktionswert des stromjeitenden Füllstoffes sein soll.
die Zahl und Anordnung der vorgesehen Kontakte
bestimmt,
Zum Kleben beispielsweise von Messjngbaueleinenieii
wird ein Klebstoff nachstehender Zusammensetzung angewandt:
Beispiel 1 J0
Wie in F i g. 1 schematisch dargestellt, ist das HaIbleiterplättchen
3 an der Drahtglasscheibe 4, die auf 1 cm2 Fläche 930 »Kovare-Leiter 5 enthält, angeklebt.
Auf der Oberfläche der Drahtglasscheibe 4 ist zwischen den Leitern 5 durch Vakuumaufstäuben ein
Platin-Ausgleichsgitter 6 derart aufgetragen, daß es von den »Kovar«-Leitern 5 isoliert ist. (»Kovar« ist
bekanntlich der Handelsname für eine Legierung aus 27 bis 29% Ni. 19 bis 17% Co, Rest Fe.)
Angewandt wird ein Klebstoff nachstehender Zusammensetzung:
Gewichlsieile
Epoxyharz »ED-5« mit 21% Epoxyd-
gruppen 100
Diäthylenglykolmonoglycidäther 9
Flüssiges Thiokol ; 15
Nickelpulver 40
Härtungskatalysator 10
Der gebildete Klebstoffilm 1 erhärtet bei 70 C im Laufe von 3 Stunden. Die Magnetfeldinduktion beträgt
500 Gs. Während der ersten 2 Minuten zu Beginn der Härtung läßt man auf den Film ein
pulsierendes Magnetfeld mit 0,5 Hz Frequenz, das ein Maximum von 1000 Gs und ein Minimum von
500 Gs besitzt, einwirken.
Im erzeugten Kontaktkörper besitzen sämtliche »Kovar«-! eiter 5 eiru; zuverlässig elektrisch leitende
Verbindung mit dem Halbleiter 3, sind jedoch gleichzeitig
vom Platingitter 6 isoliert. Der elektrische Isolationswiderstand zwischen benachbarten »Kovar«-
Leiiern 5 hängt von d^r Größe des elektrischen Widerstandes
des Halbleiteis3 ab.
B e i s ρ i e I 2
Fig. 2 zeigt, wie zwei Drahtglasscheiben 7 und 8,
die 930 »Kovar«-Leiter 9 mit je 0,15 mm Durchmesser auf 1 cm2 Fläche enthalten, zusammengeklebt sind.
Die Zusammensetzung des Klebstoffes entspricht dem im Beispiel 1 benutzten. Der Klebstoffilm 10 erhärtet
bei 1003C im Laufe von 30 Minuten. Der Induktionswert und der Zustand des Magnetfeldes sind ebenfalls
gleich den im Beispiel 1 angegebenen. Nach Erhärten des Klebstoffilms liegt der elektrische Widerstand
eines Mikrokonfaktes, der durch ein Teilchcnbümdel 11
erzeugt wird, im Bereich von 10 bis 100 il. Der elektrische Isolationswiderstand zwischen zwei benach
barten »Kovar«-L ei tern beträgt mindestens 1010 il.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich, werden auf die lichtelektrisch empfindliche Schicht oder auf die Lumino*
phorschicht 12, die auf der durchsichtigen strom* leitenden Unterlag: 13 aufgetragen ist, »Kovar«* oder
Wickelleiter 14 angeklebt. Vor dem Ankleben werden die Leiter 14 in Öffnungen in dt» aus Polytetrafluorethylen gefertigte Vrfittchen 15 eingesetzt. Anzahl und
Anordnung der Öffnungen im Plättchen werden durch
Epoxyharz »ED-5« 100
Diäthyleniglykolmonoglycidäther 7,5
Härtungskatalysator 10
Der Gehalt des Klebstoffs an Nickelpulver und der Kontaktwiderstand der Klebstelle sind aus der Tabelle I
zu entnehmen.
Nickelpulvergehalt
Gewichtsteile
15
40
100
200
Konlaktwiderstand iler Klebstelle, U au
aullerh.ilb de·,
Mugnelfflde·,
gehar..'.
im Magnetfeld
gehurtei
gehurtei
0.0024
0,0020
0.0015
0.00079
0,0020
0.0015
0.00079
0,000170
0.000096
O.OOOO45
0.00003d
0.000096
O.OOOO45
0.00003d
Die vorgenannte Klebstoffzusammensetzung kann in der Weise abgewandelt werden, daß der Klebstoff
neben 2,2 Volumteilen Nickelpulver staubförmigcn Quar/sand enthält. Der Klebstoffilm erhärtet hei 75 C
im Laufe von 3 Stunden. Die Magnctfeldindukiion beträgt 500 Gs. Während der ersten 2 Minuten der
Aushärtung läßt man auf den Film im pulsierenden Magnetfeld mit 1 Hz Frequenz, dasein Maximum von
1000 Gs und ein Minimum von 500 Gs besitzt, einwirken.
Der Kontaktwiderstanü der Klebstelle bei verschiedenem Gehalt an Quarzstaub ist in Tabelle 2
angegeben.
Quarzstaub
Gewichts
teile
Gewichts
teile
25
50
100
Koniakt«.iricrtlarul der Klcbslcllc. '-! tnr
außerhalb
des Magnetfelder
gehärtet
außerhalb
des Magnetfelder
gehärtet
im Magnetfeld
gehartet
gehartet
0,0049 bis 0.059
0,5 bis .ΊΟ*
> 10β
0,5 bis .ΊΟ*
> 10β
0.00048 bis Ο.ΟΟΟ78
0.00072 bis 0.0016
0,0080 bis 0.015
0.00072 bis 0.0016
0,0080 bis 0.015
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung sowohl von untrennbaren wie auch von
trennbaren elektrischen Kontakten mit niedrigem elektrischem Kontaktwiderstand.
Gleichzdlig können bis zu 10 000 elektrische Kontakte
je «.τη! hergestellt werden.
Bei der Fertigung von Konstruktionsteilen mit geringer Kontaktierungsdichte, die auch mit Hilfe von
herkömmlichen stromleitenden Klebstoffen hergestellt werden können, wird durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Leistungsfähigkeit
der Anlage bedeutend erhöht, da alle in einer Ebene angeordneten Kontakte gleichzeitig hergestellt werden
können.
Claims (1)
1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Kleb* kontakte mittels härtbarer Polymerklebstoffe, die
stromleilende Füllstoffe enthalten, dadurch
ι; kenn ζ eichnet, daß als stromleitende
iilstoffe ferromagnetische Pulver angewandt und e Klcbstellen in einem inhomogenen Magnetfeld,
is im Feldquerschnitt eine wechselnde Intensität !sitzt, gehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspfueh 1, dadurch gekenn-
zeichnet, daß als stromleitender Füllstoff Nickel· pulver angewandt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung anfänglieh in
einem pulsierenden Magnetfeld und dann in einem statischen Magnetfeld durchgeführt wird.
1 Blatt Zeichnungen
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