DE1958811A1 - Biegsame Isolierfolie mit einem Muster von Leiterbahnen - Google Patents

Biegsame Isolierfolie mit einem Muster von Leiterbahnen

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Description

•Ing. (grcci.) GDMTHCR M. DAViD 1958811 PHN 3718
Anfrieluor: fi.V. PHiLiPo' GLJtiuiiiiPiiHFASi-i.ciiEN
Akie: PHN- 3718
j vom: 21. November 1969
"Biegsame Isolierfolie mit einem Muster von Leiterbahnen".
Die Erfindung bezieht sich auf eine biegsame Isolierfolie, auf der ein Muster von Leiterbahnen angebracht ist, an dem mindestens ein elektrisches Bauelement, wie ein Halbleiterschaltungselement, befestigt werden kann. Ein Halbleiterschaltungselement kann z.B. ein Planartransistor oder eine integrierte Halbleiterschaltung sein.
Eine derartige biegsame Isolierfolie mir einem Muster von Leiterbahnen, an dem eine integrierte Halbleiterschaltung befestigt ist, wurde im "Proceedings of the Electronic Components Conference"- I.E.E.E., 19^7» S. 283-290 beschrieben. ·
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Mit Hilfe einer biegsamen Isolierfolie mit einem Muster von Leiterbahnen kann ein elektrisches Bauelement insbesondere eine integrierte Halbleiterschaltung, schnell mit biegsamen Anschlussleitern versehen werden. Die Kontaktstellen des Bauelementes und/oder eines Trägers brauchen wegen der Biegsamkeit der Folie nicht genau in einer flachen Ebene zu liegen, was besonders vorteilhaft ist. Ferner können eine Anzahl elektrischer Bauelemente mit dem Muster verbunden werden, zu welchem Zweck gewünschte elektrische Verbindungen zwischen den Bauelementen in das Muster von Leiterbahnen aufgenommen sein können.
Bei der Verwendung der bekannten Folien der erwähnten Art ergibt sich die Schwierigkeit, dass leicht an unerwünschten Stellen Kurzschluss zwischen dem Muster und einem Teil eines elektronischen Bauelement, z.B. dem Rand des Halbleiterkörpers einer integrierten Halbleiterschaltung oder einer Leiterbahn auf einer integrierten Schaltung, auftreten kann. In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, die Isolierfolie mit einer Oeffnung zu versehen (siehe die oben angeführte Literatur), wobei auf der Folie angebrachte Leiterbahnen über dem Rand der Oeffnung hervorragen und die hervorragenden Teile der Leiterbahnen an einer integrierten Halbleiterschaltung befestigt werden, welche Teile derart abgebogen werden und welche Folie in bezug auf die integrierte Schaltung derart an einem Träger befestigt wird, dass Kurzschluss mit
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dem Rand des Halbleiterkörpers der integrierten Schaltung vermieden wird. Diese Lösung ist verwickelt und verringert die Vorteile der Verwendung einer biegsamen Folie in erheblichem Masse.
Die Erfindung bezweckt, eine beträchtlich weniger verwickelte und billige Lösung zu schaffen, die ausserdem, wie aus Nachstehendem hervorgehen wird, eine Anzahl weiterer Vorteile aufweist.
Nach der Erfindung ist eine biegsame Isolierfolie, auf der ein Muster von Leiterbahnen angebracht ist, an dem mindestens ein elektrisches Bauelement, wie ein Halbleiterschaltungselement, befestigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie und das Muster von Leiterbahnen mit einer Isolierschicht überzogen sind, wobei die. Seite dieser Isolierschicht, die der an dem Muster und an der biegsamen Isolierfolie angrenzenden Seite gegenüber liegt, frei von Leiterbahnen ist, während diese Isolierschicht, eine Anzahl auf der Folie liegender Teile (als die Kontaktstellen des Musters bezeichnet) des Musters frei lässt.
Die Isolierschicht, die die Biegsamkeit der Folie nicht notwendigerweise beeinträchtigt, verhindert das Auftreten eines Kurzschlusses an unerwünschten Stellen mit einem am Muster zu befestigenden elektrischen Bauelement und/oder einem Träger.
Ferner können unbedenklich Kontaktstellen eines
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Bauelementes, die nicht an dem Rande einer Oberfläche dieses Bauelementes liegen, mit Kontaktstellen des Musters von Leiterbahnen verbunden werden und können Leiterbahnen in isoliertem Zustand ein Bauelement kreuzen.
Die Isolierschicht besteht vorzugsweise aus einem Photolack. Der Photolack kann z.B. durch Tauchen oder Spritzen angebracht werden, wonach durch Belichtung und Entwicklung die gewünschten Teile entfernt werden. Dadurch lässt sich die Isolierschicht auf besonders einfache Weise erhalten. Als Photolack können die in der Halbleitertechnik üblichen Photolacke, die für Photoreservierungstechniken angewandt werden, benutzt werden.
Eine besondere bevorzugte Ausführungsform ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen des Musters von Leiterbahnen mit einer Metallschicht verdickt sind, die die Herstellung elektrischer Verbindungen mit dem Muster erleichtert. Eine derartige Metallschicht kann z.B. eine Lötschicht oder eine Metallschicht sein, die sich besser als das Metall, aus dem das Muster besteht, zur Anwendung beim Ultraschallschweissen oder Thermodruckbinden eignet. Ein Vorte.il der Isolierschicht ist der, dass sie beim Anbringen der Metallschicht als Maske dienen kann. Die Metallschicht kann z.B. auf elektrolytischem Wege angebracht werden. Wäre die Isolierschicht nicht vorhanden, so könnte nur auf einfache Weise, z.B. auf elektrolytischem Wege, auf dem ganzen
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Muster eine Metallschicht angebracht werden, wodurch die Biegsamkeit der mit dem Muster versehenen Folie beeinträchtigt werden würde, oder wodurch ein Aetzverfahren erforderlich wäre, um die Metallschicht auf die Kontaktstellen zu beschränken.
Vorzugsweise sind die Folie und die Isolierschicht durchsichtig und besteht die Folie aus, einem Kunststoff, Die Dicke der Folie beträgt vorzugsweise höchstens 75 /um, die des Musters 25 /um und die der Isolierschicht 5 /um. Die Folie ist vorzugsweise möglichst dünn und somit möglichst biegsam ausgebildet. Bei einer besonders biegsamen Folie brauchen die zu kontaktierenden Kontaktstellen eines elektrischen Bauelementes und eines Trägers nicht in einer flachen Ebene zu liegen, weil bei einer Lagerung in der Folie kaum eine Kraft auf eine Verbindungsstelle ausgeübt wird. Ferner nimmt beim Ultraschallschweissen eine dünne Folie nahezu keine Energie auf, wodurch die Befestigung eines elektrischen Bauelementes an dem Muster durch einen derartigen Schweissvorgang erleichtert wird. Folien mit Dicken von etwa 50, und 12 /um haben sich bei Versuchen bewährt. Aus ähnlichen Gründen sind vorzugsweise das Muster und die Isolierschicht äusserst dünn. Die Folie und die Isolierschicht sind vorzugsweise durchsichtig, damit das Muster auf einfache Weise visuell an den Kontaktstellen eines elektrischen Bausteine eingerichtet werden kann.
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Auf der biegsamen Isolierfolie kann eine Anzahl einander gleicher Muster von Leiterbahnen angebracht sein, welche Muster mit einer Isolierschicht überzogen sind, die eine Anzahl Kontaktstellen der Muster frei lässt. Dies ist für Massenherstellung elektrischer Vorrichtungen von Bedeutung. Nachdem mit den Mustern elektrische Bauelemente, wie integrierte Halbleiterschaltungen, Kondensatoren und Widerstände, verbunden worden s,ind, kann die Folie unterteilt werden und werden elektrische Vorrichtungen erhalten, die eine Folie mit einem Muster von Leiterbahnen enthalten, an dem mindestens ein elektrischer Bauelement befestigt ist.
Die Erfindung kann besonders vorteilhaft angewandt werden, wenn integrierte Halbleiterschaltungen auf billige und zweckmässige Weise mit biegsamen Anschlussleitern versehen werden müssen. Daher ist eine besondere Ausführungsform einer biegsamen Isolierfolie nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Muster von Leiterbahnen eine Gruppe einander nahe liegender Kontaktstellen enthält, mit deren Hilfe eine integrierte Halbleiterschaltung mit dem Muster verbunden werden kann, wobei jede Kontakt stelle der.Gruppe über eine Leiterbahn mit einer ausser— halb der Gruppe liegenden Kontaktstelle verbunden ist, die grosser als die Kontaktstellen der Gruppe ist. Die Kontaktstellen der Gruppe haben gewöhnlich, wie die Kontaktstellen einer integrierten Halbleiterschaltung, Abmessungen,
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die kleiner aus 150 um χ 150/m sind. Mit den grösseren Kontaktstellen können leicht weitere leitende Verbindungen hergestellt werden.
Die biegsame mit einem Muster von Leiterbahnen und einer Isolierschicht nach der Erfindung versehene Folie kann gesondert in den Handel gebracht werden, wobei Verbraucher die Folie mit elektrischen Bausteinen versehen können.
Die Erfindung bezieht sich aber auch auf- eine biegsame Isolierfolie nach der Erfindung, bei der mindestens ein elektrischer Baustein am Muster von Leiterbahnen befestigt ist. -- ■ ~
Vorzugsweise ist eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Halbleiterkörper der Halbleiterschaltungselemente enthält und der eine isolierende Oberflächenschicht aufweist, auf der Kontaktstellen für die integrierte Halbleiterschaltung angebracht sind, mit Hilfe dieser Kontaktstellen an Kontaktstellen eines Musters von Leiterbahnen befestigt.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer biegsamen Isolierfolie nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch diese
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Folie längs der Linie II-II der Fig. i, wobei die Folie mit einer integrierten Halbleiterschaltung verbunden ist, von der ein Teil.schematisch dargestellt ist;
Fig* 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer biegsamen Isolierfolie nach der Erfindung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Teil der biegsamen Isolierfolie 1, auf der ein Muster A von Leiterbahnen 2 angebracht ist, an dem eine integrierte Halbleiterschaltung befestigt werden kann. Nach der Erfindung sind die Folie 1 und das Muster 2 mit einer Isolierschicht 3 überzogen, wobei die Seite dieser Isolierschicht, die der .an der Folie 1 und an dem Muster 2 angrenzenden Seite gegenüber liegt, frei von Leiterbahnen ist. Die Isolierschicht lässt Teile des Musters (die Kontaktstellen U und 5) frei.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind auf der Folie 1 eine Anzahl einander gleicher Muster angebracht, von denen der Einfachheit halber nur eines (A) völlig und zwei (B und C) teilweise dargestellt sind. Sämtliche Muster sind mit Ausnahme ihrer Kontaktstellen mit der Isolierschicht 3 überzogen. Die mit der Isolierschicht 3 überzogenen Teile der Muster sind mit gestrichelten Linien dargestellt. ·
Die biegsame Isolierfolie 1 besteht aus einem durchsichtigen Kunststoff, z.B. aus Polyimid, und hat eine Dicke von höchstens 75 /um, z.B. eine Dicke von 25 /um.
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Die Muster A, B und C von Leiterbahnen können auf übliche Weise, z.B. durch ein photοchemisches Verfahren nach der französischen Patentschrift 1.428.832, auf der Folie angebracht werden, wobei die Muster wenigstens im wesentlichen aus Kupfer bestehen. Die Dicke der Muster ist kleiner als 25 /um, z.B. etwa 5 /um. Bei dem erwähnten bekannten Verfahren werden die' Muster im allgemeinen auf elektrolytischem Wege auf die gewünschte Dicke gebracht, z.B. dadurch, das Kupfer niedergeschlagen wird, wobei es erwünscht ist, dass die Muster elektrisch ein Ganzes bilden, Daher sind die Leiterbahnen 6 vorgesehen, die die Muster elektrisch miteinander verbinden.
Die Isolierschicht kann z.B. aus einer Lackschicht bestehen, von der mit Hilfe einer Photoreservierungstechnik Teile entfernt sind, damit die Kontaktstellen k und 5 frei gelegt werden.
Vorzugsweise besteht die Isolierschicht 3 aber aus einem Photolack. Der Photolack kann durch Zerstäubung aufgebracht und dann belichtet und entwickelt werden, wobei die die Kontaktstellen k und 5 bedeckenden Teile entfernt werden. Der angewandte Photolack kann ein in der Halbleitertechnik für Photoreservierungebehandlungen üblicher Photolack (photoresist) sein. Viele übliche Photolacke sind elektrisch isolierend und durchsichtig. Die Isolierschicht hat eine Dicke von weniger als 5 /um, z.B. eine Dicke von etwa 3 -um." Die aus einem Photolack beste-
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hende Isolierschicht lässt sich besonders einfach anbringen. -
Die Kontaktstellen 4 und 5 der Muster sind verdickt, wie dies in Fig. 2 für eine Kontaktstelle 4 deutlich dargestellt ist. Die Verdickung kann z.B. auf elektrolyt! schein Wege angebracht werden und besteht aus einer Lötschicht. Auch kann z.B. eine Metallschicht angebracht werden, mit der leichter als mit dem Metall der Muster eine elektrische Verbindung durch einen Ultraschallschweiss-Vorgang hergestellt werden kann. Da nur die Kontaktstellen 4 und 5 mit einer Lötschicht versehen werden, wird die Biegsamkeit der mit Mustern versehenen Folie nahezu nicht beeinträchtigt. Die Isolierschicht 3 dient beim Anbringen der Lötschicht als Maske.
Die Leiterbahnen 2 der Muster A, B und.C können als biegsame Zufuhrleiter für integrierte Halbleiterschaltungen dienen. Zu diesem Zweck enthält ein Muster A von Leiterbahnen 2 eine Gruppe einander nahe liegender Kontaktstellen 4, mit deren Hilfe eine integrierte Halbleiterschaltung mit dem Muster A verbunden werden kann, wobei jede Kontaktstelle 4 über eine Leiterbahn 2 mit einer ausserhalb der Gruppe von Kontaktstellen 4 liegenden Kontaktstelle 5 verbunden ist, die grosser als die Kontaktstellen 4 der Gruppe ist. Die Kontaktstellen 4 haben z.B. einon Durchmesser von 100 /um, während die Abmessungen der Kontaktstellen 5 z.B. 800 /um χ 4θΟ Aim betragen.
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Die Bahnen 2 haben eine Länge von etwa 2 mm.
Mit den Kontaktstellen h kann eine übliche integrierte Halbleiterschaltung (nur im Schnitt bei einer Kontaktstelle k in Fig. 2 dargestellt) verbunden sein, die einen Körper 7 enthält, der teilweise aus einem Halbleitermaterial 8 besteht, bei dem auf übliche Weise (nicht dargestellte) Halbleiterschaltungselemente im Halbleitermaterial angebracht sind und der eine isolierende Oberflächenschicht 9 aufweist, auf der Kontaktstellen 10 der integrierten Halbleiterschaltung angebracht sind, die in bezug auf einander auf gleiehe Weise wie die Kontaktstellen 4 angeordnet sind und etwa die gleiche Grosse wie diese Kontaktstellen haben (in Fig. 2 ist nur eine Kontaktstelle TO dargestellt), wobei die Kontaktstellen k mit den Kontaktstellen IO verbunden sinde Die Verbindung wird durch Loten hergestellt. Auch kann aber ein Ultraschall schwel ssverfahren angewandt werden. In Fig. 1 ist nur die Stelle, der integrierten Schaltung mit der gestrichelten Linie 11 angedeutet. Da sowohl die Folie 1 als auch die Isolierschicht 3 durchsichtig sind, kann die Folie auf einfache Weise visuell an den Kontaktstellen 10 der integrierten Halbleiterschaltung ausgerichtet werden.
Bs hat sich herausgestellt, dass beim Fehlen der Isolierschicht 3 leicht ein Kurzschluss zwischen dem mit einem Pfeil angedeuteten Rand des Halbleitermaterials oder Halbleiterkristalls 8 und den Bahnen 2 auftreten kann.
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Dies ist oft darauf zurückzuführen, dass die Isolierschicht 9 nicht genau bis zu diesem Rand reicht. Die Isolierschicht 3 verhindert das Auftreten eines derartigen Kurzschlusses.
Venn an den Mustern A, B und C integrierte Halbleiterschaltungen befestigt sind, wird die Folie 1 längs der Linien 12 unterteilt, wobei die nicht zu den Musteren gehörigen Leiterbahnen 5 von den Mustern getrennt werden. Es sind dann integrierte Halbleiterschältungen erhalten, die schnell und auf billige Weise mit biegsamen Anschlussleitern versehen sind, die nicht an ungewünschten Stellen mit der integrierten Halbleiterschaltung einen Kurzschluss bilden können.
Die Folie kann auch zunächst unterteilt werden, wonach auf jeder so erhaltenen Folie eine integrierte Halbleiterschaltung angebracht werden kann. Für Massenherstellung ist es aber günstiger, diese Vorgänge in umgekehrter Reihenordnung durchzuführen.
Auf der Folie können Muster angebracht sein, an denen eine Anzahl von Halbleiterschaltungselementen und/ oder anderer elektrischer Bausteine, wie Kondensatoren und Widerstände, befestigt werden können. Fig. 3 zeigt schematisch ein derartiges Muster von Leiterbahnen, mit dem zwei integrierte Halbleiterschaltungen und ein weiterer elektrischer Baustein, z.B. ein Kondensator, verbunden werden können. Die Stellen der integrierten Schal«
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tungen sind mit 21 und 22 und die Stelle des Kondensators ist mit 23 bezeichnet. Das Muster besteht aus den Leiterbahnen 2k - 30, die mit den Kontaktstellen 3I - 36 versehen sind. Das Muster ist mit einer Isolierschicht überzogen, die nur diese Kontaktstellen frei lässt.
Die Bahnen 2k mit ihren Kontaktstellen 36 und 32 oder 36 und 33 entsprechen den Bahnen 2 mit ihren Kontaktstellen k und 5 im vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
Wenn eine integrierte Halbleiterschaltung mit ihren Kontaktstellen an den Kontaktstellen 31 und 32 befestigt wird, bildet die Leiterbahn 30 eine elektrische Verbindung zwischen zwei Teilen dieser Halbleiterschaltung. Da die Bahn 30 mit einer Isolierschicht überzogen ist, kann diese Bahn keinen unerwünschten Kurzschluss mit auf der integrierten Halbleiterschaltung angebrachten Leiterbahnen bilden. Aus denselben Gründen kann die Bahn 26 die an den Kontaktstellen 33 befestigte integrierte Halbleiterschaltung und kann die Bahn 27 den an den Kontaktstellen 3k und 35 befestigten elektrischen Baustein kreuzen.
Die Bahnen 25 bilden elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterschaltungselementen, die an den Kontaktstellen 32 und 33 befestigt werden.
Eine Folie nach der Erfindung, die mit einem oder mehreren elektrischen Bauelementen versehen ist, kann auf übliche Weise abmontiert und/oder in eine elek-
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trische Vorrichtung aufgenommen werden.
Es ist einleuchtend, dass sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und dass für den Fachmann im Rahmen der Erfindung viele Abarten möglich sind. Die Verbindung zwischen einer Kontaktstelle eines Musters und einer Kontaktstelle eines elektrischen Bauelementes ist nicht notwendigerweise eine Lötverbindung oder eine durch ein Ultraschallschweissverfahren erhaltene Verbindung, sondern kann z.B. auch durch Thermodruckbinden hergestellt werden. Die Folie kann mit einem Muster von Leiterbahnen versehen sein, an dem eine grössere Anzahl elektrischer Bauelemente als in den beschriebenen Ausführungsbeispielen befestigt sind oder werden können. Die elektrischen Bauelemente können z.B. auch Planartransistoren enthalten. Die Folie kann auf zwei Seiten mit einem Muster von Leiterbahnen versehen sein, das mit Ausnahme der Kontaktstellen mit einer Isolierschicht überzogen ist. Die biegsame vorzugsweise durchsichtige Isolierfolie kann statt aus Polyimid z.B. aus Polyäthylenterephthalat bestehen. Auf der Folie können ferner Widerstandselemente in Form einer Metallschicht angebracht sein.
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Claims (8)

  1. is
    h£ ent ansprüche χ
    Biegsame Isolierfolie, auf"der ein Muster von Leiterbahnen angebracht ist, an dem mindestens ein elektrisches Bauelement, wie ein Halbleiterschaltungselement, befestigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie und.das Muster von Leiterbahnen mit einer Isolierschicht überzogen sind, wobei die Seite dieser Isolierschicht, die der an dem Muster und an der biegsamen Isolierfolio angrenzenden Seite gegenübe-r liegt, frei von Leiterbahnen ist," während die Isolierschicht eine Anzahl auf der Folie liegender Teile (als Kontaktstellen bezeichnet) des Musters frei lässt.
  2. 2. Biegsame Isolierfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht aus einem Photolack besteht.
  3. 3. Biegsame Isolierfolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen des Musters von Leiterbahnen mit einer Metallschicht verdickt sind, die die Herstellung elektrischer Verbindungen mit dem Muster erleichtert.
  4. h. Biegsame Isolierfolie nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie und die Isolierschicht durchsichtig sind und dass die Folie aus einem Kunststoff besteht.
  5. 5· Biegsame Isolierfolie nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
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    11,
    dass auf der Folie eine Anzahl einander gleicher Muster von Leiterbahnen angebracht sind, welche Muster mit einer Isolierschicht überzogen sind, die eine Anzahl Kontaktstellen der Muster frei lässt.
  6. 6. Biegsame Isolierfolie nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster von Leiterbahnen eine Gruppe einander nahe liegender Kontaktstellen enthält, mit deren Hilfe eine integrierte Halbleiterschaltung mit dem Muster verbunden werden kann, wobei jede Kontaktstelle der Gruppe über eine Leiterbahn mit einer ausserhalb der Gruppe liegenden Kontaktstelle verbunden ist, die grosser als die Kontaktstellen der Gruppe ist.
  7. 7ί Biegsame Isolierfolie nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisches Bauelement an dem Muster von Leiterbahnen befestigt ist.
  8. 8. Biegsame Isolierfolie nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine integrierte Halbleiterschaltung mit einen Halbleiterkörper der Halbleiterschaltungselemente enthält, eine isolierende Oberflächenschicht aufweist, auf der Kontaktstellen für die integrierte Halbleiterschaltung angebracht sind und mit diesen Kontaktstellen an den Kontaktstellen eines Musters von Leiterbahnen befestigt ist.
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