DE1949500A1

DE1949500A1 - Siebplatte fuer Siebdruck,insbesondere zur Herstellung von integrierter Schaltungselementen auf Traegerplatten

Info

Publication number: DE1949500A1
Application number: DE19691949500
Authority: DE
Inventors: Miller Lewis Franklyn; Gunars Paegle
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-10-08
Filing date: 1969-10-01
Publication date: 1970-04-23
Also published as: FR2020094A1; GB1262176A

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH ^

Böblingen, 25. September 1969 wi-rz

Anmelderin: . International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 968 029

Siebplatte für Siebdruck, insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltungselementen auf Trägerplatten

Für die elektronischen Schaltungen von Rechnern und ähnlichen Geräten werden in großer Zahl Mikroschaltungselemente benötigt, beispielsweise in Form sogenannter Moduln, die als kleine Keramikplättchen mit aufgedruckter integrierter Schaltung ausgebildet sind. Die aufgedruckte Schaltung besteht im allgemeinen aus Halbleiterplättchen, zwischen denen Elemente mit Widerstandsbzw. Kondensatorfunktion aufgebracht sind, wobei einzelne Elemente durch leitende Stege untereinander verbunden sind.

Das Aufbringen der Widerstände und Leiterstege erfolgt vielfach durch Auftragen einer entsprechend zusammengesetzten Paste nach dem Siebdruckverfahren mit anschließendem Erhitzen. In gleicher Weise wird ein isolierendes Material, z.B. Glas, in dem erforderlichen Muster aufgetragen, wobei die verwendete Paste bei-

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spielsweise aus in einer Trägermasse befindlicher Glasschmelze zusammengesetzt ist. Damit werden vorzugsweise Kreuzungspunkte gebildet, die als Isolierschicht zwischen zwei übereinanderliegenden Leitern, dienen, oder Sperren zur Verhinderung des Verlaufens metallischer Materialien beim Aufsetzen der Halbleiterplättchen.

Bei den bekannten Verfahren zum Auftragen solcher leitenden oder isolierenden Pasten mittels Siebdruck findet anstelle von Seidengewebe, wie ursprünglich für andere Zwecke üblich, ein metallisches Sieb Verwendung; eine Schablonenplatte ist entsprechend dem gewünschten Muster mit Ausschnitten versehen und mit dem Sieb abgedeckt, so daß die zugeführte Paste nur in den Bereichen der Ausschnitte durch das Sieb durchtreten kann. Das Sieb ist entweder aus metallischen Fäden gewebt oder durch mittels Ätzen hergestellte winzige öffnungen gebildet. Mittels eines Streichmessers wird die Paste über die gesamte Fläche verteilt und gelangt durch die Sieböffnungen in dem entsprechenden Muster auf die Trägerplatte.

Vielfach werden bei der Bildung von leitenden Mustern, Widerständen und isolierenden Bereichen sowohl "Niederprofile" als auch "Hochprofile¹¹ benützt, d.h. Bereiche unterschiedlicher Höhe über der Trägerplattenebene. Bisher mussten in einem solchen Fall jeweils zwei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge ausgeführt werden, indem in einem ersten Arbeitsgang alle Musterbereiche mit Niederprofil aufgebracht wurden, während in einem zweiten Docket FI 968 029 009817/1380

Arbeitsgang nach dem Wechsel der Schablone die Hochprofilbereiche auf die Trägerplatte aufgetragen wurden. Dieses zweistufige Verfahren ist nicht nur zeitraubend, sondern erfordert insbesondere auch aufwendige Maßnahmen zur Gewährleistung der Deckungsgleichheit der nacheinander aufgesetzten Schablonen mit der Trägerplatte. Infolge der außerordentlich geringen Abmessungen der einzelnen aufgebrachten Elemente kann bereits die geringste Abweichung bei der Ausrichtung der aufeinanderfolgend aufgesetzten * Schablonen zur Folge haben, daß die aufgebrachte Schaltung unbrauchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftragen von Schaltungsteilen und -elementen auf Schaltungsträgerplatten nach dem Siebdruckverfahren dahingehend zu vereinfachen, daß sowohl Bereiche mit Niederprofil als auch Bereiche mit Hochprofil in einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden können. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch eine Siebplatte in der Aus- , bildung gemäß Patentanspruch 1 gelöst worden. Nach der Erfindung können somit sowohl Kreuzungspunkte als auch sogenannte Sperren aus isolierendem Material, z.B. Glas, in einem Arbeitsgang auf die Trägerplatte aufgetragen werden, auch wenn die Kreuzungspunkte mit einem höheren Profil herzustellen sind als die Sperren. Die nicht abgedeckten Flächenbereiche der Siebplatte bilden hierbei aus der zugeführten Paste Auftragungen mit hohem Profil, während die durch das Sieb abgedeckten Bereiche die Bildung von Schaltungs teilen mit Niederprofil bewirken. Desgleichen können Leiterstege bzw. leitende Anschlußpunkte gleichzeitig als leitende Ilochprofil-Docket Π 9öo T29 009817/1380 —

oder Niederprofilbereiche aufgebracht werden. Auch äußerst geringe Abstände zwischen einzelnen leitenden Bereichen werden dabei dank der erfindungsgeraäßen Ausbildung der Siebplatte beherrscht, ohne daß üngenauigkeiten in dem abgebildeten Muster befürchtet vrerden müssen. Dadurch werden die bisher erforderlichen Maßnahmen überflüssig, die Ausrichtung der Siebschablonen zur Trägerplatte mit höchster Genauigkeit zu überwachen.

Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf einen Teil einer Siebplatte in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Platte gemäß Fig. 1 in der Ebene 2-2,

Fig. 2A eine Schnittansicht der mit der Siebplatte gemäß Fig. auf die Trägerplatte aufgebrachten Schichten unterschiedlicher Höhe, ■' ,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Siebplatte nach der Erfindung,

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch die Siebplatte gemäß Fig. 3 in der Ebene 4-4 und

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Fig. 4A einen Schnitt entsprechend Fig. 4 zur Darstellung der in unterschiedlicher Höhe aufgetragenen Bereiche.

In Fig. 1 ist eine undurchlässige Siebplatte 10 aus Metall, beispielsweise Molybdän oder Stahl, mit einer Anzahl durchbrochener Rasterflächen 11 dargestellt, deren Muster den aufzubringenden Stegen entspricht. Insgesamt sind in der Darstellung gemäß Fig. 1 drei solcher Rasterflächen 11 dargestellt. Der größte Teil der durchbrochenen Rasterflächen 11 ist durch Siebe 12 abgedeckt, während die Flächen 13 an den Enden der Rasterflächen 11 nicht abgedeckt sind.

Die Siebplatte 10 ist flach auf eine Trägerplatte 14 aufgesetzt, auf die das leitende Stegmuster aufgebracht werden soll (Fig. 2). Ein Streichmesser 15 bewirkt durch seine Bewegung über die Siebplatte 10 von rechts nach links die Verteilung der Paste 16 durch die mittels des Siebes 12 abgedeckten Flächen sowie auf den nichtabgedeckten Flächen 13, wodurch, wie in Fig. 2A gezeigt, auf der Trägerplatte 14 ein entsprechendes Muster gebildet wird, bestehend aus Niederprofil-Bereichen 17 in den von dem Sieb 12 abgedeckten Flächen und Hochprofil-Bereichen 18 in den nichtabgedeckten Flächen 13.

Als Paste 16 kann eine handelsübliche leitende Paste verwendet werden, zusammengesetzt beispielsweise aus etwa 70 Gewichtsprozenten Metallpuder von elektrisch leitenden Metallen oder Metalloxyden oder Legierungen mehrerer Metalle einschließlich Docket FI 968 029 009 8 17/ 13 8 0

Platin, Gold und Silber; weiterhin kann eine solche Paste 5 % eines organischen Bindemittels enthalten, wie Naturkautschuk, Leim, synthetischen Harz und Zellulose, sowie 3 % eines nicht verdunstenden anorganischen Füllmaterials; der Rest enthält eine hochsiedende organische Lösung wie Paraffin, Zyklosparaffin,

* Butyl-Karbidol-Acetat und andere Karbidole. Ein Beispiel für die Zusammensetzung einer solchen leitenden Paste ist in der

P USA-Patentschrift 3 374 110 beschrieben.

Im übrigen sind die zur Verwendung gelangenden Pasten fließend, jedoch selbsthaltend, wobei ihre Viskosität so ist, daß sie ihre Form beibehalten, wenn lediglich die Schwerkraft auf sie wirksam ist. Eine Veränderung der Form, Verteilung usw. kann somit nur durch zusätzliche äußere Kräfte bewirkt werden; zur Verteilung über die Raster- bzw. Siebflächen wird daher ein entsprechendes Streichmesser eingesetzt.

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Die zur Formung passiver Schaltungskomponenten geeigneten Pasten mit den vorgenannten Eigenschaften sind beim Auftrag auf eine Trägerplatte sowohl zur Herstellung von Hochprofilen als auch für Niederprofile verwendbar. Für Widerstände geeignete Pasten sind im USA-Patent 3 390 104 beschrieben.

Bei der Alternativausführungsform gemäß den Fign. 3 und 4 sind in der undurchlässigen Platte 19 Ausschnitte 20 und 21 vorgesehen, die mit einem gewebten Siebgitter 22 abgedeckt sind. Für ein solches Siebgitter eignet sich der übliche gewebte Seidenstoff. Docket FI 968 029 009817/1380

Allerdings ist die Ausbildung gemäß Fig. 1 einfacher herzustellen. Ein weiterer Ausschnitt 23 in der Platte 19 bleibt unabgedeckt und ist abgesetzt ausgebildet, indem an der Unterseite ein Grundausschnitt 24 von etwas größeren Abmessungen vorgesehen ist. Diese abgesetzte Ausbildung ermöglicht eine gleichmäßigere Verteilung der Paste durch den Ausschnitt, insbesondere dann, wenn der Ausschnitt verhältnismäßig groß ist. Die Ausführungsform gemäß den Fign. 3 und 4 ist für die gleichzeitige Anwendung von Glaskreuzungspunkten und Glassperren auf einer Keramikträgerplatte vorgesehen. Die Kreuzungspunkte, wie sie im einzelnen beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 374 110 beschrieben sind, sind oberhalb leitender Stege aufgebracht und haben daher eine größere Höhe als die unmittelbar auf der Platte abgetragenen Sperren. Dementsprechend werden die Kreuzungspunkte im Bereich des Ausschnittes 23 aufgetragen, während die Sperren durch die mit dem Siebgitter 22 abgedeckten Ausschnitte 20 und 21 aufgebracht werden. Fig. 4A zeigt' je eine hohe und eine niedere Glaspastenablagerung 26 bzw. 27 auf der Trägerplatte 25. Hierbei bildet die Ablagerung 26 einen Kreuzungspunkt, während die Ablagerung 27 die Sperre darstellt.

Bei der Herstellung von Kreuzungspunkten gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich noch ein zusätzlicher Vorteil. Da Kreuzungspunkte allgemein dazu dienen, einen Leiter von einem darunter- bzw. darüberbefindlichen Leiter zu isolieren, ist es wichtig, daß die Kreuzungspunkte frei von Lufteinschlüssen sind. Es hat sich herausgestellt, daß nicht abgedeckte Rasterflächen Docket FI 968 029 0098 17/138 0

weniger zur Bildung solcher Lufteinschlüsse neigen als durch ein Sieb abgedeckte Flächen. Anscheinend ist hier die von Zeit zu Zeit auftretende Verstopfung des Siebes.die Ursache.

Im Interesse einer vereinfachten Darstellung wurde bei den vorliegenden Beispielen angenommen, daß sich auf der Trägerplatte, auf welche die Ablagerungen abgesetzt werden sollen, noch keine Elemente befinden. Ist dies jedoch der Fall, so kann man um ein flaches Aufliegen des Siebes bzw. der Rasterfläche auf der Trägerplatte zu gewährleisten, zuvor die Unterseite der Rasterfläche entsprechend unterschneiden, so daß bereits auf der Trägerplatte befindliche Erhöhungen dem planen Aufsetzen der Rasterfläche nicht im Wege sind.

Die als Isoliermaterial verwendete Glaspaste kann beispielsweise eine der folgenden drei Zusammensetzungen A, B oder C haben:

	Al	2°3	SiO	2	PbO	^B2	°3	Na	2°	Baß	As	2°3	K	2°
Zusammen setzung A	9	• 5	49.	4		10	.4			30.3	0	.4
Zusammen setzung B	7	.1	50.	3	29.4	12	.8				0	.4
Zusammen setzung C	• 2	.2	65.	5		24	.1	4.	1				4	.1

Nach dem Aufbringen der leitenden, halbleitenden oder isolierenden Paste wird die Trägerplatte in üblicher Weise erhitzt, um die Lösungsmittel auszutreiben, das organische Material auszu-

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brennen und die feste Verbindung zwischen aufgetragenem Material und Trägerplatte herzustellen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Siebplatte für Siebdruck, insbesondere zur Herstellung von integrierten Schaltungselementen auf Trägerplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebplatte (10) zum Aufbringen von Mustern unterschiedlicher Höhe (17, 18; 27, 26) auf die Trägerplatten (14; 25) sowohl durch Siebe (12; 22) abgedeckte Ausschnitte (11; 20, 21) als auch nicht abgedeckte Ausschnitte (13; 23) aufweist.

2. Siebplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Siebe (12) abgedeckten Ausschnitte durch Rasterflächen (11) gebildet sind.

3. Siebplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtabgedeckten Ausschnitte (23) abgesetzt ausgebildet sind und einen vergrößerten Grundausschnitt (24) aufweisen.

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