DE19507124A1 - Elektronische Bauteile und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Elektronische Bauteile und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Bauteile mit Wandler-Elektroden wie zum Beispiel Oszillatoren, Filter und Sensoren, sowie auf Halbleiterbauteile, die frei von parasitä­ rer Kapazität sein sollten, und auf Bauteile, die mit hohen Frequenzen betrieben werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf elektronische Bauteile, deren Ober­ fläche gegen Kontakt und Druck geschützt werden sollte. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung solcher elektronischer Bauteile.
Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung mit Harz beschichteter akustischer Wellenfilter (SAW-Filter) wird anfangs Wachs auf das Wandlerteil der auf einem SAW-Substrat gebildeten Elektroden des Interdigital-Wandlers (IDT) aufge­ tragen. Das ganze SAW-Substrat wird dann in ein geschmolzenes poröses Duroplast-Harz getaucht und getrocknet. Das Wachs wird durch ein Brennverfahren geschmolzen, wobei das geschmolzene Wachs entweder vom erhärteten Duroplast-Harz absorbiert wird oder verdampft. Dadurch entsteht ein Hohlraum am Wandlerteil der IDT-Elektroden, wo das Wachs ursprünglich aufgetragen wurde. Wenn SAW-Filter hergestellt werden sollen, die gegen hochfrequente Wellen geschützt sind, wird eine Masseklemme auf der Oberfläche des Duroplast-Harzes umgebogen, ein Teil der Spitze der Masseklemme und ein Teil des Duroplast-Harzes werden in eine Lösung leitfähiger Farbe eingetaucht, getrock­ net und gebrannt, um so die Masseklemme mit der leitfähigen Farbe zu verbinden. Schließlich wird in einem Tauchvorgang eine Schicht isolierendes Harz auf die Außenoberfläche aufge­ tragen.
Da als hohlraumbildendes Material Wachs verwendet wurde, erfordert die Herstellung bekannter SAW-Filter relativ viele Herstellungsprozeßschritte, wie zum Beispiel Tauchen des Substrats, Schmelzen und verdampfen des Wachses und Tauchen zum Bilden einer äußeren Isolier-Harzschicht. Die für die Herstellung benötigte Zeit ist entsprechend lang und die Kosten der für die Ummantelung verwendeten leitfähigen Farbe sind hoch, wenn Produkte gegen hochfrequente Wellen abge­ schirmt werden sollen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, elektronische Bautei­ le herzustellen, bei denen die schutzbedürftige Oberfläche des Substrats in eine Harzschicht eingesiegelt ist, mit einem Hohlraum dazwischen, so daß die Fläche gegen Kontakt und Druck geschützt ist.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, elektronische Bauteile herzustellen, die gegen hochfrequente Wellen gut abgeschirmt sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen solcher elektronischer Bauteile bereitzustel­ len, das weniger Herstellungsprozeßschritte aufweist und bei dem kein Wachs oder dergleichen verwendet wird.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines elektroni­ schen Bauteils, in dem die oben genannten und andere Aufgaben gelöst werden können, kann durch die folgenden Merkmale ge­ kennzeichnet sein: ein Substrat mit einer gegen Kontakt und Druck schutzbedürftigen Oberfläche und eine diese schutzbe­ dürftige Oberfläche vollständig überdeckende Harzfolie mit einem Hohlraum dazwischen. Eine der Oberflächen der Harzfolie kann mit einer Schicht leitfähigen Materials bedeckt sein, und eine Masse-Elektrode ist mit dem Substrat verbunden. Zur Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils wird das Substrat auf die Harzfolie gebracht, dann wird die Harzfolie über das Substrat gefaltet, so daß zwischen der Harzfolie und der schutzbedürftigen Oberfläche ein leerer Zwischenraum entsteht. Die offenen Kanten an den Seiten der gefalteten Harzfolie werden thermisch versiegelt, wodurch ein Hohlraum entsteht, der die schutzbedürftige Oberfläche um­ schließt. Elektronische Bauteile können so mit weniger Her­ stellungsprozeßschritten hergestellt werden, ohne daß Wachs oder dergleichen verwendet werden muß. Ein so hergestelltes Bauteil, dessen leitfähige Schicht mit der Masse-Elektrode verbunden ist, ist gegen hochfrequente Wellen gut abgeschirmt.
Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines SAW-Klemmen- Substrats für ein erfindungsgemäßes SAW-Filter,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer für die Her­ stellung des SAW-Filters verwendeten Harzfolie,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Teils der Harzfolie von Fig. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des SAW-Filters am Anfang des Herstellungsvorgangs, bei dem das Substrat von Fig. 1 auf die Harzfolie von Fig. 2 und 3 gelegt wird,
Fig. 5 eine Perspektivdarstellung des SAW-Filters bei einem folgenden Herstellungsprozeßschritt, bei dem die Harz­ folie über das Substrat gefaltet und die offenen seitlichen Kanten versiegelt sind,
Fig. 6 eine Perspektivdarstellung des SAW-Filters bei einem weiteren folgenden Herstellungsprozeßschritt, bei dem die Masseklemme mit der leitfähigen Schicht auf der Harzfolie verbunden wird,
Fig. 7 den Schnitt 7-7 von Fig. 6,
Fig. 8 eine Perspektivdarstellung des SAW-Filters bei einem weiteren folgenden Herstellungsprozeßschritt;
Fig. 9 den Schnitt 9-9 von Fig. 7 und
Fig. 10 einen Graph zum Vergleich der Abschirmungscharakteri­ stiken erfindungsgemäßer mit denen bekannter elek­ tronischer Bauteile.
Die Erfindung wird mit Bezug auf einen SAW-Filter als Beispiel beschrieben. In Fig. 1 bis 9 sind erfindungsgemäße Schritte seines Produktionsprozesses gezeigt.
In Fig. 1 ist ein SAW-Klemmen-Substrat 1 gezeigt mit Interdigital-Wandler-Elektroden (IDT-Elektroden) 1a und 1b, die darauf als Eingang und Ausgang des SAW-Filters ausgebildet sind, und die Eingangsklemmen 1c und 1d für die Signal-Ein­ gangs-IDT-Elektrode 1a, Ausgangsklemmen 1e und 1f für die Signal-Ausgangs-IDT-Elektrode 1b und eine Masseklemme 1g aufweisen. Auf die Flächen des Substrats 1 auf denen die IDT- Elektroden 1a und 1b ausgebildet werden, oder auf die Flächen dazwischen soll kein Druck ausgeübt werden, da dies die Flä­ chen sind, über die akustische Wellen weitergeleitet werden.
In Fig. 2 ist eine Harzfolie 2 zum Beispiel aus Polypro­ pylen, Polyethylen oder Polyethylen-Terephthalat dargestellt, wobei eine Oberfläche mit einer Schicht 2a eines Leitermateri­ als wie Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold bedeckt ist. Sie kann einen doppelschichtigen Aufbau haben, wie in Fig. 3 dargestellt oder einen vielschichtigen Aufbau, der durch Auf­ tragen einer thermisch isolierenden Folie auf eine Harzfolie und Bilden einer leitfähigen Schicht 2a darauf hergestellt wird. Eine Korrosionsschutzschicht kann außerdem auf der leitfähigen Schicht 2a ausgebildet werden.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wird das in Fig. 1 gezeigte SAW-Klemmen-Substrat 1 auf die untere Hälfte der Harzfolie 2 gebracht, und die obere Hälfte der Harzfolie 2 wird nach unten über das SAW-Klemmen-Substrat 1 gefaltet. Danach wird eine thermische Schweißeinrichtung oder dergleichen auf die drei offenen Seitenkanten 2b der im rechten Winkel gefalteten Folie 2 angewandt, und so werden die sich überlappenden Teile der Folie 2 thermisch versiegelt, wie in Fig. 5 dargestellt. Danach werden die Masseklemme 1g und die leitfähige Schicht 2a miteinander verbunden, z. B. durch Ultraschall-Löten, Punkt- Löten oder Schmelzlöten. In Fig. 6 und 7 ist dargestellt, wie die Masseklemme 1g und die leitfähige Schicht 2b über eine Fläche 2c z. B. durch Ultraschall-Löten miteinander verbunden werden. Danach wird ein Teil der Harzfolie 2 mit einem isolie­ renden Harzmaterial 3 durch einen Tauchbeschichtungsvorgang abgedeckt, zum Beispiel unter Verwendung von Expoxidharzpul­ ver, wie in Fig. 8 und 9 dargestellt.
Da die Harzfolie 2 eine gewisse Steifheit aufweist, kommen die Teile des SAW-Klemmen-Substrats 1, an denen die akustischen Oberflächenwellen der Eingangs- und Ausgangs-IDT- Elektroden weitergeleitet werden, nicht mit der Harzfolie 2 in Kontakt, nachdem das Substrat 1, wie in Fig. 7 dargestellt, vollständig eingesiegelt ist. Um zu garantieren, daß ein solcher Kontakt nicht-zustande kommt, können z. B. auf den Klemmen 1c-1f hervorstehende Noppen ausgebildet werden, durch die der Abstand zwischen der Harzfolie 2 und der Hauptober­ fläche des Substrats 1 vergrößert wird. Anstelle von einzeln abgeschnittenen Folienstücken kann auch eine fortlaufende Harzfolie, eine ungefaltete Harzfolie oder eine zu einem Beute 1 geformte Harzfolie in erfindungsgemäßer Weise verwendet werden.
Die Abschirmungseigenschaften gegen hochfrequente Wellen oben beschriebener erfindungsgemäßer SAW-Filter wurden gete­ stet. Die Ergebnisse der Tests wurden in Fig. 10 mit auf ähnliche Weise bei bekannten Bauteilen erhaltenen Meßwerten verglichen. In Fig. 10 sind A und B erfindungsgemäße harzbe­ schichtete Bauteile, wobei bei A eine Harzfolie mit einer Kupferschicht einer Dicke von 10 µm und bei B eine Harzfolie mit einer Aluminiumschicht einer Dicke von 7 µm verwendet wurde. C und D sind elektronische Bauteile, die beide unter Verwendung bekannter Verfahren mit hohlraumbildendem Wachs hergestellt wurden, wobei bei C eine Harzfolie ohne eine leitfähige Schicht und bei D eine Harzfolie mit einer leitfähigen Schicht verwendet wurde. Fig. 10 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Bauteile A und B um 20 dB bessere Abschirmungseigenschaften gegen hochfrequente Wellen aufweisen als das herkömmliche Bauteil c und um 7 dB bessere Abschirmungseigenschaften als der herkömmliche Bauteil D. Im Vergleich zum bekannten Her­ stellungsprozeß unter Verwendung eines Abstandsmaterials wie Wachs ist außerdem die Anzahl der Schritte in einem erfin­ dungsgemäßen Herstellungsprozeß ungefähr die Hälfte, die Produktionszeit für die Nachverarbeitung ist ungefähr 9% und die Produktionskosten sind ungefähr 70%.
Außer auf SAW-Filter ist die Erfindung auf andere Arten elektronischer Bauteile mit Wandlerelektroden anwendbar, wie zum Beispiel Oszillatoren, Schwingkreise, Sensoren und elek­ trische Konverter, elektronische Halbleiterbauteile, in denen parasitäre Kapazität unerwünscht ist, und andere Arten elek­ tronischer Bauteile mit Funktionsteilen, die keinem Kontakt oder Druck ausgesetzt werden sollten. Kurz zusammengefaßt wird der Teil der Oberfläche des Substrats der keinem Kontakt oder Druck ausgesetzt werden sollte in einem Hohlraum eingeschlos­ sen, der von einer Harzfolie gebildet wird, die durch eine leitfähige Schicht verstärkt ist, so daß die Oberfläche gut geschützt und das Bauteil gegen hochfrequente Wellen gut abgeschirmt ist.

Claims (10)

1. Elektronisches Bauteil, gekennzeichnet durch
ein Substrat (1) mit einem schutzbedürftigen Oberflächen­ bereich, der gegen Kontakt und Druck geschützt werden soll, und
eine Harzfolie (2), von der eine Oberfläche mit einer Schicht (2a) eines leitfähigen Materials bedeckt ist, wobei die Harzfolie (2) den schutzbedürftigen Oberflächenbereich des Substrats (1) unter Einhaltung eines Hohlraumes dazwischen vollständig einschließt.
2. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch am schutzbedürftigen Oberflächenbereich befestigte Klem­ men (1c-1f).
3. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Substrat (1) und der leitfähigen Schicht (2a) verbundene Masse-Elektrode (1g).
4. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 3, gekenn­ zeichnet durch eine äußere Schicht eines isolierenden Harz­ materials (3), die die Harzfolie (2) mit der Schicht (2a) aus leitfähigem Material vollkommen umschließt.
5. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Legen eines Substrats (1) auf eine Harzfolie (3), wobei das Substrat (1) einen schutzbedürftigen Oberflächenbereich hat, der gegen Kontakt und Druck geschützt werden soll,
Falten der Harzfolie (2) über das Substrat (1), wobei ein Hohlraum dazwischen freigelassen wird, und
thermisches Versiegeln der offenen Kantenteile (2b) der gefalteten Harzfolie (2) um das Substrat (1).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse-Elektrode (1g) mit dem Substrat (1) verbunden und von der Harzfolie (2) eine Oberfläche mit einer Schicht (2a) leitfähigen Materials bedeckt wird, wobei das Verfahren weiter den Schritt enthält, bei dem die Masse-Elektrode (1g) mit einer Schicht (2a) leitfähigen Materials verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse-Elektrode (1g) mit der Schicht (2a) leitfähigen Materials durch Ultraschall-Löten verbunden wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse-Elektrode (1g) mit der Schicht (2a) leitfähigen Materials durch Punkt-Löten verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse-Elektrode (1g) mit der Schicht (2a) leitfähigen Materials durch Schmelzlöten verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Tauchen eine die Harzfolie (2) umschließende äußere Schicht eines isolierenden Harzmaterials (3) gebildet wird.
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