DE1766344B1

DE1766344B1 - Elektrische baugruppe in hybridtechnik und verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe

Info

Publication number: DE1766344B1
Application number: DE19681766344
Authority: DE
Inventors: Emil Dipl-Phys Radke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1968-05-07
Publication date: 1971-07-01

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baugruppe in Hybridtechnik und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe.
Baugruppen in Hybridtechnik entstehen dadurch, daß ein Teil der Bauelemente, meist Widerstände und Kondensatoren, als sogenannte Dünnschichtbauelemente auf ein Substrat aufgebracht werden, durch Aufdampfen oder Aufstäuben, während ein anderer Teil der Bauelemente, meist Transistoren, Dioden oder Spulen, aber auch Widerstände oder Kondensatoren, die sich durch spezielle Eigenschaften auszeichnen, in »herkömmlicher Technik« hergestellt und nachträglich in die Schaltung eingelötet werden.
Befinden sich Dünnschichtkondensatoren in der Schaltung, so verwendet man Tantal als Grundmetall, da sich die elektrisch isolierende Trennschicht leicht durch ein anodisches Oxydieren des Tantalmetalls herstellen läßt. Durch das anodische Oxydieren lassen sich auch die Widerstände abgleichen. Daraus ergibt sich aber, daß die ganze Dünnschichtschaltung am Ende mehr oder weniger stark mit Tantaloxid überzogen ist.
Auf diesen mit Oxid überzogenen Metallflächen können jedoch die Anschlußdrähte der nachträglich einzusetzenden Bauelemente nicht ausreichend sicher befestigt werden. Die Kontaktflächen müssen daher vor dem Oxydieren geschützt werden. Dies geschieht nach bekannten Verfahren, z. B. durch ein Abdecken mit Fotolack. Dieses Verfahren erfordert eine große Präzision und vor allem zusätzliche Arbeitsgänge, wodurch die Kosten stark erhöht werden.
Bisher hat man auf die Kontaktstellen Gold aufgedampft.
Bekannt ist auch, daß sich auf formierte Tantalschichten mittels Ultraschall elektrisch leitende Anschlüsse schweißen lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybridschaltung anzugeben, bei der die Lötstützpunkte auf einfache Weise geometrisch exakt und elektrisch einwandfrei auf die Dünnschichtschaltung aufgebracht sind. Gleichzeitig gibt sie ein Verfahren an, nach dem diese Lötstützpunkte einfach und schnell hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lötstützpunkte aus Stücken aluminiumplattierter Kupferfolie bestehen, die in bekannter Weise mittels Ultraschall direkt sowohl auf den oxydierten als auch auf den nicht oxydierten Tantalschichten befestigt sind.
Damit werden die Vorteile erzielt, daß beim anodischen Oxydieren der Tantalschichten die Stellen, auf denen später die zusätzlichen Bauelemente befestigt werden sollen, nicht geschützt werden müssen. Die Lötstützpunkte werden ohne besondere Schutzmaßnahme durch die Oxidschicht hindurch festgeschweißt.
Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der aufgeschweißten Lötstützpunkte 0,2 mm. Diese Breite besitzen im allgemeinen die Verbindungsleitungen zwischen zwei in Dünnschichttechnik hergestellten Bauelemente. Es ist dann nicht nötig, besondere Kontaktflächen vorzusehen, so daß der auf dem Trägerplättchen verfügbare Platz besser ausgenützt werden kann.
Die erfindungsgemäßen Lötstützpunkte werden mit einer Sonotrode auf die Dünnschichtschaltung geschweißt, deren Durchmesser dem gewünschten Durchmesser der Lötpunkte entspricht. Nach dem Schweißen werden dann die überstehenden, nicht an der Schicht haftenden Teile der aluminiumplattierten Kupferfolie entfernt, indem man sie einfach abzieht. Dabei kann es aber vorkommen, daß entweder ein Stück Folie hängenbleibt oder daß der Lötstützpunkt ganz oder teilweise von der Schicht abgerissen wird. Dadurch können Kurzschlüsse oder Unterbrechungen in der Leitungsführung entstehen oder es ist nicht mehr möglich, die zusätzlichen Bauelemente einzulöten.
Diese Nachteile vermeidet eine Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die aluminiumplattierte Kupferfolie vor dem Einschweißen durch Prägen oder Stanzen vorbehandelt wird.
Durch diese Schwächung des Folienquerschnittes rings um den Lötstützpunkt erreicht man, daß sich die überstehenden Folienteile beim Schweißen von dem unter der Sonotrode liegenden Scheibchen lösen und somit leicht entfernt werden können. Hierbei muß man nur darauf achten, daß die Sonotrode auch wirklich zentrisch mit dem vorgeprägten späteren Lötstützpunkt zur Deckung kommt.
Dies kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch umgangen werden, daß das Prägen oder Stanzen der Folie durch eine an der Sonotrode befindliche Schneide während des Schweißvorganges erfolgt. Dabei ist diese. Schneide vorzugsweise halb so tief wie die anzuschweißende Folie dick, damit eine Verletzung der unter der Folie liegenden Schicht vermieden wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand der Zeichnungen erläutert werden.
F i g. 1 (vor dem Schweißen) und F i g. 2 (nach dem Schweißen) zeigen das Schweißverfahren ohne eine Vorbehandlung der Folie. Eine Sonotrode 1 drückt auf eine alu-plattierte Kupferfolie 2, die auf einer oxydierten Tantalschicht 7 festgeschweißt werden soll. 8 bezeichnet ein Substrat, hier z. B. Glas. Die Folie 2 ist zur Kenntlichmachung schraffiert. Sie wird durch eine Haltevorrichtung 4 auf einer Schicht 7 festgehalten. In F i g. 2 sieht man, wie sich die Folie 2 nach dem Schweißen an den über die Sonotrode 1 überstehenden Stellen wirft. Ein sauberes Entfernen der überstehenden Teile der Folie ist oft nicht möglich.
Aus F i g. 3 (vor dem Schweißen) und F i g. 4 (nach dem Schweißen) erkennt man, wie durch das Prägen von Rillen 5 vor dem Schweßen das Abtrennen der überstehenden Folienteile erleichtert wird. Von der vorgeprägten Folie 6 bleibt genau die Lötfläche 3 geometrisch exakt auf der Schicht 7 zurück.
F i g. 5 (vor dem Schweißen), F i g. 6 (während des Schweißens) und F i g. 7 (nach dem Schweißen) zeigen das Schweißverfahren, wenn die Sonotrode 1 erfindungsgemäß mit einer Schneide 9 versehen ist. Durch den Druck und durch die schnelle Vibration der Sonotrode wird eine ringförmige Rille 5 in die Folie 2 geprägt, die das saubere Abtrennen der überstehenden Folienteile ermöglicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrische Baugruppe in Hybridtechnik, bei der ein Teil der Bauelemente in Dünnschichttechnik auf ein Substrat aufgebracht, ein anderer Teil jedoch in herkömmlicher Technik hergestellt und nachträglich in die Dünnschichttechnik einlöstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstützpunkte (3) aus Stücken aluminiumplattierter Kupferfolie (2) bestehen, die in an sich bekannter Weise mittels Ultraschall direkt sowohl auf den oavdierten als auch auf den nicht oxydierten Tantalschichten (7) befestigt sind. Elektrische Baugruppe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Lötstützpunkte (3) einen Durchmesser von 0,'' mm besitzen. . Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe nach Anspruch 1 und,oder '_'. dadurch gekennzeichnet, daß die mit Aluminium plattierte Kupferfolie (2) vor dem Anschweißen durch Präg=en oder Stanzen vorbehandelt wird. 4. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe nach Anspruch 1 und/ oder ^_. dadurch gekennzeichnet. daß das Prägen oder Stanzen der Folie (2) durch eine an der §onotrode (1) befindliche Schneide (9) während des Schweißvorganges erfolgt. @. Verfahren zur Herstellum, einer elektrischen Baugruppe nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonotrode (1) verwendet wird, deren Schneide (9) halb so tief wie die anzuschweißende Folie (2) dick ist.