DE1765221A1 - Verfahren zum Festhalten von Werkstuecken fuer Verbindungen durch strahlende Energie - Google Patents

Verfahren zum Festhalten von Werkstuecken fuer Verbindungen durch strahlende Energie

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DE1765221A1 DE19681765221 DE1765221A DE1765221A1 DE 1765221 A1 DE1765221 A1 DE 1765221A1 DE 19681765221 DE19681765221 DE 19681765221 DE 1765221 A DE1765221 A DE 1765221A DE 1765221 A1 DE1765221 A1 DE 1765221A1
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Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Incorporated F. J. Jannett -
New York, N. Y, 10007, USA
Verfahren zum Festhalten von Werkstücken für Verbindungen durch strahlende Energie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um wenigstens zwei Werkstücke zueinander ausgerichtet zu halten ohne das Anlegen von strahlender Energie an die Werkstücke zu stören. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren um die Werkstücke mit der optischen Achse eines Strahls der strahlenden Energie auszurichten, ohne die Ausrichtung der Schaltkreise zueinander zu stören.
Das Beil-System verwendet für integrierte Schaltkreise eine Lösung mit zwei Materialien, siehe z. B. die Oktober/November-Ausgabe 1966 des Bell Laboratories Record. Auf einwr Siliziumscheibe werden aktive Bauteile wie Transistoren und Dioden wie auch deren Verbindungen untereinander dadurch gebildet, daß die Siliziumtransistor-Herstelltechnik verwendet wird, während Präzisionswiderstände und Kondensatoren auf Glas oder Aluminium' unterlagen gebildet werden, in dem die Tantaldünnfilm-Technik benutzt wird. Die Lösung mit zwei Materialien erlaubt die Massenherstellung von aktiven Bauteilen wie Transistoren und Dioden und
passiven
präzisen\Bauteilen wie Kondensatoren und Widerständen, welche
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die zur Verwendung in Nachrichtenübertragungssystemen notwendige hohe Qualität aufweisen.
Es ist offensichtlich notwendig, daß die integrierten Siliziumschaltkreise wie Strahlleitereinrichtungen und die Tantalschaltkreise zuverlässig und billig miteinander verbunden werden. Das Anlegen von strahlender Energie an die Zuführungsleiter des einen Schaltkreises um die Leiter mit den Kontaktflächen eines anderen Schaltkreises zu verbinden, hat sich als geeignet erwiesen, um Verbindungen mit der gewünschten Qualität herzustellen, doch ergibt sich die Schwierigkeit, die Schaltkreise in richtiger Ausrichtung zueinander zu halten, ohne das Anlegen der strahlenden Energie an die Schaltkreise zu stören. Wenn ferner eine Vielzahl von Zuführungsleitern oder Strahlleitereinrichtungen in einem Tantalschaltkreis verbunden werden sollen, ergibt sich die Schwierigkeit, die Zuführungsleiter oder Strahlleitereinrichtungen mit der optischen Achse der strahlenden Energiequelle auszurichten, ohne die Ausrichtung der Schaltkreise zueinander zu stören· Wenn ferner eine Schmelzschweißung verwendet wird, um die Zuführungsleiter mit den zugehörigen Kontaktflächen zu verbinden, entsteht die Schwierigkeit, die Zuführungsleiter in inniger Berührung mit den Kontaktflächen zu halten, um eine ausreichende Verbindung sicherzustellen, ohne das Anlegen der strahl enden Energie zu stören.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, um wenigstens zwei Werkstücke in richtiger Ausrichtung zueinander zu halten, ohne das Anlegen der strahlenden Energie an die Werkstücke zu stören.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, um wenigstens zwei Werkstücke richtig zueinander ausgerichtet zu halten, während die Verschiebung der Werkstücke zu einer optischen Achse eines Strahls der strahlenden Energie möglich ist, ohne die Ausrüstung der Werkstücke zueinander zu stören.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, um wenigstens zwei Werkstücke in inniger Berührung miteinander zu halten, ohne das Anlegen der strahlenden Energie zu stören, so daß eine ausreichende Schmelzverbindung bei Anlegen der strahlenden Energie erzielt werden kann.
Im Hinblick auf die obigen Aufgaben hat das Verfahren der Erfindung das Ziel, wenigstens zwei Werkstücke mit einer flexiblen, lichtdurchlässigen Abdeckung zu bedecken, und ein Vakuum zu erzeugen, um die lichtdurchlässuge Abdeckung auf die Werkstücke zu ziehen, so daß die Schaltkreise in einer vorbestimmten Lage zueinander gehalten werden.
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Ferner hat das Verfahren der Erfindung zum Ziel, eine Vakuumkammer gegenüber der optischen Achse eines Strahls der strahlenden Energie zu verschieben, um einen vorbestimmten Teil der Werkstücke mit der optischen Achse auszurichten und die Vakuumkammer in ihrer Lage festzuhalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Zweikammer-Vakuumspannvorrichtung, die sich zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignet, und Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 1, die einen
Teil der beiden Schaltkreise zeigt, die zur Durchführung der Erfindung geeignet sind.
Es werden nun die Einzelheiten der Vakuumspannvorrichtung 11, die in Fig. 1 dargestellt ist, zur Vorbereitung der Schilderung des Verfahrens der Erfindung angegeben. Die Zweikammer-Vakummspannvorrichtung 11 weist eune obere Vakuumkammer 12 mit einer Vielzahl von Löchern 13-13 in der oberen Oberfläche 14 auf, wobei die Kammer 12 an eine untere Vakuumkammer 16 angeschweißt ist« die eine Vielzahl von Löchern 13-13 in ihrer unteren Oberfläche 17 aufweist. In den Kammern 12 und 16 kann ein Vakuum erzeugt werden,
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in dem die Kammern mit einer geeigneten (nicht dargestellten) Vakuumquelle, z.B. einer Vakuumpumpe, durch geeignete Rohrleitung 18-18, z.B. Gummischläuchen, verbunden werden. Durch eine herkömmliche (nicht dargestellte) Rohranordnung kann ein Vakuum selektiv in einer oder in beiden Kammern 12 und 16 hergestellt werden.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt 1) das Bedecken von wenigstens zwei Werkstücken mit einer flexiblen lichtdurchlässigen Abdeckung und 2) das Herstellen eines Vakuums, um die Abdeckung auf die Werkstücke zu ziehen, so daß sie zueinander ausgerichtet gehalten werden.
Es kann eine flexible lichtdurchlässige Abdeckung 21 (Fig. 1) z.B. ein Blatt aus Polytetrafluoräthylen, das gewöhnlich unter dem Handelsnamen "Teflon" verkauft wird, verwendet werden, um Werkstücke, z.B. den Schaltkreis 22 und die Schaltkreise 23-23 zu bedecken. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wo der Schaltkreis ein Dünnfilmschaltkreis mit einer Vielzahl von Kontaktflächen 24-24 ist, und die Sxhaltkreise 23-23 integrierte Siliziumschaltkreise, wie Strahlleiterschaltkreise mit einer Vielzahl von Zuführungsleitern 27-27 sind, werden die Schaltkreise 22 und 23 zueinander ausgerichtet gehalten, wobei jeder Zuführungsleiter 27 zu seiner zugehörigen Kontaktfläche 24 ausgerichtet ist, so daß beim Anlegen
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von strahlender Energie die Leiter mit den Kontaktflächen verbunden werden. Durch Erzeugen eines Vakuums in einer Vakuumkammer, z.B. der Vakuumkammer 12 einer Vakuumspannvorrichtung 11 wird die Abdeckung 21 auf oder um die Schaltkreise gezogen, um die Schaltkreise zueinander ausgerichtet zu halten. Z. B. zieht das Vakuum die Abdeckung 21 auf die Schaltkreise 22 und 23, um den Schaltkreis 23 auf dem Schaltkreis 22 zu halten, so daß jeder Zuführungsleiter 27 zu der zugehörigen Kontaktfläche 24 ausgerichtet gehalten wird.
Die Schaltkreise 23-23 können mit dem Schaltkreis 22 ausgerichtet werden, in dem in die lichtdurchlässige Abdeckung 21 eine Öffnung
31 gestanzt wird, und in dem über die Öffnung ein haftender Flecken
32 angebracht wird (Fig. 2). Durch Anordnen der Öffnung 31 über einem Schaltkreis 23 und durch Drücken des haftenden Fleckens 32 auf den Schaltkreis 23 kann erreicht werden, daß dieser an der Abdeckung 21 haftet. Der Schaltkreis 23 kann dann so zum Schaltkreis 22 angeordnet werden, daß jeder Zuführungsleiter 27-27 dadurch zu der zugehörigen Kontaktfläche 24 richtig ausgerichtet wird, daß die Abdeckung 21 verschoben, bis die gewünschte Lage erreicht ist. Nachdem die Schaltkreise 22 und 23 miteinander verbunden sind, kann der haftende Flecken 32 leicht mit der Entfernung der Abdeckung 21 vom Schaltkreis 23 abgezogen werden. Jedoch kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden, um die
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Werkstücke in die richtige Lage zueinander zu bringen, bevor ein Vakuum erzeugt wird, um die Abdeckung 21 auf die Werkstücke zu ziehen, so daß sie in der gewünschten Lage gehalten werden.
Auch ist es oftmals erwünscht, die Zuführungsleiter 27-27 in inniger Berührung mit den Kontaktflächen 24-24 zu bringen, Z.B. wird häufig bei der Las er verbindung eine Schmelzschweißung verwendet, um die Werkstücke miteinander zu verbinden. Wenn eine Schmelzschweißung verwendet wird, um einen Zuführungsleiter 27 mit einer Kontaktfläche 24 zu verbinden, wird eine ausreichende Energie zugeführt, um einen Teil des Zuführungsleiters und der Kontaktfläche zu schmelzen. Wenn der Zuführungsleiter nicht in inniger Berührung mit der Kontaktfläche steht, wird der Leiter nicht mit der Kontaktfläche verbunden, wenn das geschmolzene Material abkühlt. Durch das Ziehen einer flexiblen lichtdurchlässigen Abdeckung auf die Schaltkreise werden die Zuführungsleiter in inniger Berührung mit den Kontaktflächen gebracht, so daß eine ausreichende Schmelzschweißung erzielt wird.
Die lichtdurchlässige flexible Abdeckung 21 soll ausreichend flexibel sein, um sich den Schaltkreisen allgemein anzupassen, wenn ein Vakuum hergestellt wird, um die Schaltkreise fest zusammenzuhalten. Ein 0,0127 mm dickes Blatt aus Teflonmaterial
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hat sich als geeignet erwiesen, um einen Strahlleiterschaltkreis zu einem Dünnfilmschaltkreis ausgerichtet zu halten. Ein mittlerer Strahlleiterschaltkreis hat eine Länge von 0# 381 - 2, 032 mm und eine Breite von 0, 762 - 2, 286 mm. Die Abdeckung 21 soll für die an die Schaltkreise anzulegende strahlende Energie im wesentlichen durchlässig sein, um das Anlegen der strahlenden Energie an die Schaltkreise nicht zu stören. Ein Teflonblatt hat sich als ausreichend erwiesen, wenn die strahlende Energiequelle ein Rubinlaser ist, der mit einer Wellenlänge von 6, 934 Angström arbeitet.
Das Verfahren der Erfindung ist offensichtlich nicht auf irgendeine bestimmte Art von Werkstück beschränkt, es kann durchgeführt werden, wenn wenigstens zwei Werkstücke zueinander ausgerichtet gehalten werden sollen, ohne das Anlegen der strahlenden Energie an das Werkstück zu stören. Jedoch hat das Verfahren besonders beim Halten von wenigstens zwei Schaltkreisen während des Anlegens von strahlender Energie an die Schaltkreise Anwendung gefunden. Ferner ist das Verfahren nicht auf eine bestimmte Art von Schaltkreisen oder auf eine bestimmte Schaltkreisform beschränkt. Z.B. können die Schaltkreise 22 und 23 nur ein Wider-Htandweg und/oder ein leitender Weg sein, der auf einer geeigneten Unterlage gebildet ist, oder sie können ein oder mehrere passive Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren und/oder einen oder
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mehrere aktive Bauteile wie Transistoren und Dioden enthalten.
Das Verfahren findet ferner Anwendung ohne Rücksicht darauf, wie die strahlende Energie an die Werkstücke angelegt wird« Z.B. kann die strahlende Energie von einer Energiequelle, z.B. Infrarot- oder Ultraviolettlampe an die gesamte Werkstückfläche angelegt werden, oder sie kann an ein ausgewähltes Gebiet des Werkstücks angelegt werden, in dem die Energie einer Energiequelle, z.B. eines Lasers, einer Infrarotlampe oder einer Ultraviolettlampe auf ein ausgewähltes Gebiet fokussiert wird. Wenn z.B. eine Lötverbindung zwischen den Schaltkreisen gewünscht wird, können die Zuführungsleiter 27-27 und/oder die Kontaktflächen 24-24 vorher mit Jod überzogen werden und die ganze Schaltkreisfläche einer strahlenden Energiequelle, z.B. einer Infrarot- oder Ultraviolettlampe ausgesetzt werden, oder es kann die strahlende Energiequelle auf eine Linie fokussiert werden und die Linie der strahlenden Energie über die Schaltkreise abgelenkt werden, um jeden Zuführungsleiter mit der zugehörigen Kontaktfläche zu verlöten.
Das Verfahren kann ferner umfassen 1) das Verschieben der Werkstücke um ein vorbestimmtes Gebiet der Werkstücke mit der optischen Achse eines Strahls der strahlenden Energie auszurichten und 2) das Halten der Werkstücke in der richtigen Lage zu der optischen Achse.
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Bei manchen Anwendungen ist es notwendig, die Schaltkreise 22 und 23 so anzuordnen, daß ein Strahl der strahlenden Energie an ein ausgewähltes Gebiet der Schaltkreise angelegt wwrden kann, z.B. an einen einzelnen Zuführungsleiter 27. Wenn das an der Abdeckung 21 liegende Vakuum unterbrochen wird, um die*fcu verschiebenden Schaltkreise zur optischen Achse 36 eines Strahls 37 der strahlenden Energie auszurichten, z.B. eines Laserstrahls, der durch eine geeignete Linse 38 auf einen Punkt fokussiert ist, entsteht die große Schwierigkeit, die Ausrichtung der Schaltkreise zueinander während der Verschiebung aufrecht zu erhalten. Jedoch können diese Schwierigkeiten durch Verschieben der Schaltkreise ohne Unterbrechung des Vakuums an der Abdeckung 21 vermieden werden. Z.B. können durch Verschieben der Vakuumspannvorrichtung 11 ohne Unterbrechung des an die Kammer 12 angelegten Vakuums zur optischen Achse 36 ausgerichtet werden, ohne die
Ausdruck Ausrichtung der Schaltkreise zueinander zu stören. Der\Ausrichtung zu einer optischen Achse bedeutet hier, daß ein ausgewähltes Gebiet eines Werkstücks in eine solche Lage gebracht wird, daß wenn die strahlende Energiequelle in Tätigkeit gesetzt wird, diese das gewünschte Gebiet des Werkstücks trifft.
Nachdem die Schaltkreise richtig zur optischen Achse 36 ausgerichtet sind, sollen sie in ihrer Lage gehalten werden, um vor- oder während des Anlegens der strahlenden Energie eine fehlerhafte
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Ausrichtung zu vermeiden. Dies kann dadurch geschehen, daß an die Kammer 16 ein Vakuum angelegt wird, um die Vakuumspannvorrichtung 11 an einer Oberfläche 39 festzuhalten. Offensichtlich kann jedes geeignete Verfahren zum Halten der Vakuumspannvorrichtung in ihrer Lage verwendet werden. Z. B. kann die Oberfläche 39 mit einem Elektromagneten versehen werden, um die Vakuumspannvorrichtung in der gewünschten Lage magnetisch festzuhaltenr
Offensichtlich ist das Verfahren der Erfindung nicht auf die geschilderte spezielle Anwendung beschränkt, es kann immer dann durchgeführt werden, wenn zwei Werkstücke zueinander ausgerichtet gehalten werden sollen, während die Werkstücke in ihre Lage gebracht werden und/oder während strahlende Energie angelegt wird. Ferner ist das Verfahren der Erfindung nicht auf irgendeine besondere Art oder Form von Vakuumspannvorrichtung oder auf irgendeine besondere Art von flexibler lichtdurchlässiger Abdeckung beschränkt. Durch den Fachmann können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen.
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Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE 176522»
1. Verfahren um zwei Gegenstände zueinander und zur optischen Achse einer strahlenden Energiequelle auszurichten und ausgerichtet zu halten, wobei wenigstens zwei Teile der Gegenstände sich überlappen, bestehend daraus, daß die Gegenstände auf einem beweglichen Halter angeordnet werden, daß die Lage der Gegenstände zueinander eingerichtet wird und daß der Halter bewegt wird, ran die Gegenstände zur optischen Achse der strahlenden Energiequelle auszurichten,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gegenstände und der Halter mit einer flexiblen lichtdurchlässigen Abdeckung bedeckt wird, und
durch den Halter hindurch ein Vakuum erzeugt wird, das die Abdeckung auf die ausgerichteten Gegenstände zieht, um sie fest in ihrer Lage zueinander zu halten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände dadurch zueinander ausgerichtet werden, daß die Abdeckung auf der den Gegenständen zugewandten Seite mit einem haftenden Teil versehen wird, daß einer der Gegenstände an dem haftenden Teil befestigt wird und daß die Abdeckung und der befestigte Gegenstand relativ zum anderen Gegenstand bewegt wird, um die Lage der beiden Gegenstände zueinander auszurichten.
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der haftende Teil geschaffen wird, in dem eine Öffnung h: die Abdeckung gestanzt wird und ein haftender Flecken auf der Abdeckung über der Öffnung angebracht wird, so daß ein Teil des haftenden Fleckens durch die Öffnung hindurch offenliegt, so daß er an dem einen der Gegenstände befestigt werden kann.
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Leerseite
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