DE1809919A1 - Verfahren zur Herstellung von perforierten und temperaturstabilen Substraten mit sehr glatter Oberflaeche - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von perforierten und temperaturstabilen Substraten mit sehr glatter Oberfläche Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von perforierten und temperaturstabilen Substraten mit sehr glatter Oberfläche unter Verwendung von eloxiertem Rluminium zum Ausbringen von fein strukturierten, dünnen und eng tolerierten Gebilden aus Schichten der Dünnfilmtechnik.
• Zur Herstellung von Substraten sind verschiedene Zarten von Xerkstoffen verwendet worden. So verwendet man Kunststoffe, die aber eine maßlich und chemisch unbefriedigende Stabilität gegenüber thermischen, klimatischen und Strahlungseinflüssen, sowie einen zu großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Für Konstruktionselemente in Elektronenröhren und in gasgeschützten Relais sind sie wegen ihrer Abgabe von Gasen und Dämpfen nicht verwendbar. außerdem sind der Feinheit und biaßhaltigkeit von Durchbrüchen im Stanzverfahren Grenzen gesetzt.
• Keramische Trägerplatten, wie sie vor allem für die SiebdruckJchaltungen verwendet werden sind bezüglich Temperaturfestigkeit, Dimensionsstabilität, Klima und Strahlungsfestigkeit sowie Vakuumeignung sehr viel günstiger. Jedoch sind sie nur schlecht strukturierbar, d.h. Form und Durchbrüche solcher Platten unter liegen starken technologischen und wirtschaftlichen Einschrän kungen. Auch sind sie nur durch umständliche Änderungen von teuren Preßwerkzeugen modifizierbar und ihre maßliche Genauig keit ist für viele Zwecke unzureichend. Man muß daher meist auf eine beidseitige Bedruckung und Bestückung solcher Trägerplatten, sowie auf eine Ausnützung von Durchbrüchen für die Unterbringung von Bauelementen und die damit verbundenen Vorteile versichten, Vor allem hat aber die oberflache von keramischen Trägerplatten selbst nach Feinschliff und Läppen noch eine gewisse Porosität und Rauhigkeit, die für sehr fein strukturierte und eng tolerierte Druckschaltungen nicht tragbar ist. Die Zer brechlichkeit solcher Trä.gerplatten ist schließlich ein weiterer praktischer Nachteil.
• stegen ihrer hohen Oberflächengüte werden auch Glasplatten oder mit Siliziumoxyd bedampfte Metallplatten benutzt. Glassubstrate lassen sich jedoch photoätztechnisch nur mit großem Aufwand genau perforieren. Die Aufdampfung dickerer Siliziumoxydschichten auf metallische Träger ist verhältnismäßig unwirtschaftlich und bereitet bezüglich der Haftung Schwierigkeiten.
• Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Substraten bekannt, bei dem auf eine eloxierte Aluminiumfolie eine sich in das Kristallgefüge der Eloxalschicht einlagernde, chemisch und thermisch resistente Schicht aufgesintert wirdç die z.B. aus Aluminiumoxyden, Aluminiumsilikaten oder Glaufritten besteht.
• Die Eloxalschicht dient hierbei zur Vermittlung einer besseren Haftung der aufgesinterten ker-ischen Schiebt auf der Aluminium unterlage. Nach diesem Verfahren hergestellte Substrate weisen jedoch eine Oberflächenrauhigkeit und porosität auf, die zum Aufbringen von fein strukturierten, dünnen und eng tolerierten Schichten der Dünnfilmtechnik zu grob und damit nicht geeignet sind. Auch die Forderung nach fein strukturierten und eng tolerierten Durchbrüchen wird von dem genannten Verfahren nicht erfüllt.
• Es ist auch schon bekannt, sehr glatt gewalztes hluminiumblech als Substrat fur sehr dünne magnetische Speicherschichten zu benützen, jedoch wird hierbei das Trägerblech nicht mit Hilfe einer Eloxalschicht isoliert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die oben aufg;zahlten hohen ansprüche an die Oberflächenglätte von Substraten, an die Präzision und Jirtschaftlichkeit ihrer Perforierung und an ihre thermische Stabilität mit dem bereits gegebenen Stand der Technik nicht erfüllbar sind. Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, mit dessen hilfe es möglich wird, ein Substrat herzustellen, das diesen hohen Ansprüchen an Temperaturunempfindlichkeit, thermisch kleinem Ausdehnungskoeffeizienten, einfacher ßearbeitung besonders zur Heratellung von Perforationen und hoher Oberflachenglätte geneigt, Diese Bedingungen werden durch das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Substrat erfüllt, das durch die Kombina tion folgender für sich zum Teil bekannter Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Eine aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehende Folie oder Platte wird durch Formätzen mit Durchbrüchen versehen.
• b) Die geätzte Folie oder Platte wird anodisch hochglanzpoliert und kantenverrundet.
• c) Die hochglanzpolierte Folie oder Platte wird harteloxiert.
• d) Die harteloxierte Folie oder Platte wird versiegelt0 Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, durch zusätzliche Verfahrensschritte, gedruckte Schaltungen herzustellen, in dem Leitungszüge aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie z.B. aus Aluluinium aufgedampft werden. Eine Aluminiumbeschichtung kann durch einen weiteren Verfahrensschritt mit einer Eloxalschicht beaufschlagt werden.
• Ferner besteht eine andere Weiterbildung der Erfindung darin, daß durch zusätzliche Verfahrensschritte nach Beschichtung mit Leiterzügen die zugehörigen Schaltelemente, wie Widerstände und Nondensatoren aufgebracht werden. Aluminiumschichten werden vorteilhafterweise in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer Eloxierschicht beaufschlagt.
• Substrate nach der Erfindung sind wegen ihrer Vorzüge hinsichtlich Temperaturunempfindlichkeit, thermischer Ausdehnung, leichter Bearbeitbarkeit als Bauelemente in Elektronenröhren und Relais mit gasgeschützten Kontakten $verwendbar.
• Die Beschichtung einer Folie oder Platte nach der Erfindung kann beidseitig erfolgen und gewinnt dadurch an Vorteil, als elektrische Abschirmung der beiden Schichten zu wirken.
• Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In der Zeichnung ist der Ausschnitt einer Platte in perspektivischer Darstellung teils geschnitten wiedergegeben Der in der Zeichnung dargestellte Ausschnitt einer Platte 1 aus Aluminium ist mit Durchbrüchen 2 versehen. Diese Durchbrüche 2 sind nach den Verfahrensschritt a durch Formaten hergestellt.
• Die Strukturtreue dieses Formätzprozesses ist abhängig von der Zusammensetzung des Atzmediums und der zu perforierenden Alu miniumsorte. Durch Formaten lä.St sich eine wesentlich genauere und saubere Form der Durchbrüche erzielen, als es nach dem bisher üblichen Verfahren des mechanischen Ausstanzens geschieht.
• Dieses perforierte Substrat wird in dem zweiten Verfahrens schritt b in einem Polierelektrolyten anodisch poliert, wobei nicht nur eine vorzügliche Oberflächenglätte erreicht wird, die mit Gas vergleichbar ist, sondern zugleich werden auch die durch die Formätzung entstandenen Karten vorteilhaft verrundet. Diese Verrundung ist durch die Position 3 in der Zeichnung angedeutet.
• Das gespülte und getrocknete Substrat wird in dem dritten Verfahrensschritt c in einem bewegten Harteloxal-Elektrolyten bei etwa 10°C mit einer Eloxalschicht 4 beaufschlagt. Mit Expositionszeiten von 10 bis 50 min ergeben sich beispielsweise Eloxalschichten von 5 bis 2C µm. Im bedarfsfalle lassen sich aber auch Schichtdicken bis zu 160 11w herstellen.
• In dem vierten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt d wird die Eloxalschicht versiegelt, d.h. die noch bestehenden feinen Poren der eloxierten Oberfläche werden durch einen chemischen Vorgang, der sich z.B. in einem Wasserdampfbad vollzieht, geschlossen. Auf diese Weise erhält man eine völlig dichte Oberfläche, die genauso glatt ist wie das Basismaterial nach dem anodischen Polieren. Es besteht erfahrungsgemäß noch eine Restrauhtiefe von etwa 800n Å.
• Dieses gewonnere Substrat kann nu@mehr mit weiteren Schichten verschiedenster Art beaufschlagt werden, die eine sehr hohe 0 Oberflächenglätte (etwa 800 h) erfordern. Die heutige !'iiniaturtechnik verlangt Substrate feinster Struktur, wn einmal die engen Toleranzen in der Fertigung der dünnen Leiterzüge halten zu können.
• In dem in der Zeichnung dargestellten hustührungsbeispiel sind auf das in den erfindungsgemäßen Verfahreneschritten hergestellte Substrat durch weitere Verfahrensschritte folgende weitere Schichten beaufschlagt: Durch den Verfahrensschritt e werden Leiterziige 5 und 5' aufgebracht. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, hierfür Aluminum zu verwenden, da diese Alumijniumleiterzüge 5 in einem weiteren Verfahrensschritt f durch eine Eloxierschicht 6 und 6' zum Zwecke der Isolation beschichtet werden können, Diese 3eschichtung wurde bei dem vorliegenden Beispiel beidseitig vorgenonnen.
• Besonders wirtschaftliche und technologische Vorteile bietet das erfindungsgemäße Substrat für das Gebiet der Dünn- und Dickfilmschaltungen, die bisher vor allem nuf keramische Unterlagen aufgebracht wurden. Hier ermöglicht die einfache und prazise photochemische Perforierbarkeit der Aluminiumplatte vor dem Eloxieren eine außerordentliche Feinheit und Präzision bezüglich Durchbrüchen und eine gürstigere Schaltungstopologie (doppelseitige Leitungsführung, größere Bauelemente-Dichte).
• Ferner ist der metallische Aluminiumkern der Trägerplatte auch für elektrostatische odern elektrodynamische Abschirmzwecke zwischen Leitungen und Bauelementen der beiden Tragersesten aus nutzbar. Das erfindungsgemäße Substrat für Druckschaltungen ermöglicht ferner in einfacher Weise die Aufbringung von Kondensn toren gegen liasse, indem man die Eloxalschicht als Dielektrikum zwischen einem darauf niedergeschlagenen Iletallbelag und dem Aluminiumkern benützt.
• Form und Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten Substrate sind nicht auf Folien oder Bleche für Druckschaltungen beschränkt.
• Erfindungsgemäße Isolierteile mit oder ohne aufmetallisierte Leitungen und Kontakte können auch zum Aufbau von Kontakt sätzen, Kontaktkämmen, Steckerleisten und ähnlichen Bauelementen mit hohen Ansprüchen an thermische und atmosphärische Stabil.
• tät oder für beliebig geformte Trägerelemente in Elektronen röhren oder gasgeschützten Relais verwendet werden

Claims (7)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e i) Verfahren zur Herstellung von perforierten und temperaturstabilen Substraten mit sehr glatter Oberfläche unter Verwendung von eloxiertem Aluminium zum Aufbringen von fein strukturierten, dünnen und eng tolerierten Gebilden aus Schichten der Dünnfilmtechnik, gekennzeichnet durch die Kom bination folgender für sich zum Teil bekannter Verfahrensschritte: a) Eine aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehend6 Folie oder Platte (t) wird durch Formätzen mit Durchbrüchen (2) versehen.

   b) Die geätzte Folie oder Platte (1) wird anodisch hochslanzpoliert und kantenverrundet (3).

   c) Die hochglanzpolierte Folie oder Platte (i) wird harteloxiert (4).

   d) Die harteloxierte Folie oder Platte (1) wird versiegelt.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet1 daß zur Herstellung gedruckter Schaltungen weitere Schichten durch den folgenden Verfahrensschritt aufgebracht werden: e) Aufdampfen von Leitungszügen (5) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff.
3. 3) Verfahren nach anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung gedruckter Schaltungen weitere Schichten durch folgende Verfahrensschritte aufgebracht werden: e) Aufdampfen von Leitungszügen (5) aus Aluminium.

   f) Eloxieren (6) der aufgedampften Leitungszüge.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von gedruckten Schaltungen in Verbindung mit den zugehörigen Schaltungselementen wie Widerstände und Kondensatoren weitere Schichten durch folgende Verfahrensschritte aufgebracht werden: f) Aufbringen von Widerstands~ und Kapazitätsbelägen.

   g) Eloxieren aufgebrachter Aluminiumbeschichtung.
5. 5) Verwendung der nach dem Verfahren nach Anspruch i hergestellten Substrate als Bauelemente in Elektronenröhren und Relais mit gasgheschütaten Kontakten.
6. 6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Folie oder Platte (1) beidseitig (5j 5' und 6, 6') beschichtet ist.
7. 7) Verfendurg des Kernmaterials der nach dem Verfahren nach Anspruch 6 hergestellten beidseitig beschichteten Folie oder Platte (1) als elektrischer Schirm der aufgebrachten Beschichtungen