DE1665251C - Verfahren zur Erzeugung elektrischer Klebkontakte - Google Patents

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 cm^a 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 10^M. PüIJstoffmenge 2- bis 4mal geringer.

Nachstehend wird das neue Verfahren an Hand der Der elektrische Kontaktwiderstand der Klebstelle

«Thematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt kann bedeutend erniedrigt und leichter wiederholbare

F i g. 1 die Erzeugung eines Klebkontaktes zwischen 65 Ergebnisse können erzielt werden, wenn man in der

einem Halbleitcrplfltuhen und einer Drahtglasscheibe, «rsten Stufe der Kontaktbildung ein pulsierendes

P i g. 2 die Erzeugung eines Klebkontaktes zwischen Magnetfeld mit einer Frequenz von 0,1 bis 1000 Hz Drnhtolasicheiben und bei einer statischen Induktionskomponente von 50 bis

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,

Beispiel 4

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.

Beispiel 3

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.

Tabelle 1

Nickelpulvergehalt

Gewichtsteile

15

40

100

200

Konlaktwiderstand iler Klebstelle, U au

aullerh.ilb de·,

Mugnelfflde·,

gehar..'.

im Magnetfeld
gehurtei

0.0024
0,0020
0.0015
0.00079

0,000170
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.

Tabelle 2

Quarzstaub
Gewichts
teile

25

50

100

Koniakt«.iricrtlarul der Klcbslcllc. '-! tnr
außerhalb
des Magnetfelder
gehärtet

im Magnetfeld
gehartet

0,0049 bis 0.059
0,5 bis .ΊΟ*
> 10^β

0.00048 bis Ο.ΟΟΟ78
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)

Patentansprüche:

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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