DE19603962A1 - Verfahren zur Herstellung eines Mehrleitungs-Verbinders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Zur einfachen und kostengünstigen Verbindung von minia­ turisierten elektronischen Bauelementen und Baugruppen, insbesondere integrierten Schaltungen, mit Bedien­ und/oder Anzeigeelementen sind in den letzten Jahren mit einer Leitschicht versehene Kunststoffolien breit in Ge­ brauch gekommen. Deren Anwendung anstelle einer herkömm­ lichen Verdrahtung bzw. des Einsatzes von Leiterplatten wird als "Chip-and-Foil-Technologie" bezeichnet.

Die Herstellung der Verbinder erfolgt üblicherweise durch Bedrucken einer dünnen, isolierenden Kunststoffolie mit der Leitbahnstruktur mittels Siebdrucktechniken.

Diese Verfahren haben sich als störanfällig erwiesen, so daß mit relativ hohen Ausschußquoten gerechnet werden muß. Überdies stößt die Herstellung immer feinerer und enger benachbarter Anschlußbahnen mit zunehmend höherer Integra­ tionsdichte der ICs an der Drucktechnik innewohnende Gren­ zen.

Insbesondere für den Abgleich (das "Trimmen") von Dick- oder Dünnschichtwiderständen auf Keramiksubstraten ist es bekannt. Dünne Metallschichten durch Bestrahlung mit fo­ kussierter Laserstrahlung zu strukturieren; vgl. etwa W. Brunner, K. Junge: "Lasertechnik - Eine Einführung", 4. Auflage, Heidelberg 1989, Abschnitt 4.1.6.1. Hierbei er­ folgt ein lokaler Abtrag der Metallschicht durch Verdamp­ fung. Die hochgradig hitzebeständigen Substrate und der Umstand, daß es für die Funktion des Produktes auf die Un­ versehrtheit von deren Oberfläche nicht ankommt, erlauben den nahe zu beliebigen Einsatz von Lasersystemen mit hohen Leistungsdichten. Dies ist bei der Herstellung der gat­ tungsgemäßen Vorrichtungen nicht möglich, da die Träger hier hochgradig temperaturempfindlich sind.

In EP 0 322 258 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung ei­ nes leitfähigen Musters in einem auf einem Glassubstrat ausgebildeten Dünnfilm beschrieben, bei dem ein gepulstes KrF-Excimerlaserstrahlbündel (λ = 248 nm, E_g = 5,0 eV) zur Strukturierung einer vorab voll flächig erzeugten Elektro­ denschicht eingesetzt wird. Dieses Verfahren zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die Bildung von Uneben­ heiten oder schwer entfernbaren Resten der leitfähigen Be­ schichtung auf der Glasoberfläche durch das Vorsehen eines sogenannten ionenblockierenden Films zwischen dem Substrat und der leitfähigen Dünnschicht verhindert werden soll. Das Aufbringen und letztlich auch das Entfernen von Resten des ionenblockierenden Films aus den Strukturzügen ist re­ lativ aufwendig.

In JP 2 266 329 (zit. in Derwent/WPI) wird ein Verfahren zur Bildung einer von vornherein strukturierten transpa­ renten Leiterschicht - etwa aus ITO - auf einer Glasplatte mittels einer durch UV-Bestrahlung induzierten lokalen Gas­ phasenreaktion aus einer Materialgasmischung beschrieben. Dieses Verfahren stellt insgesamt einen garätetechnisch aufwendigen und für die Serienfertigung von - insbesondere größeren - Leiterstrukturen wenig geeigneten Vakuumprozeß dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung anzugeben, das die hochpro­ duktive und kostengünstige Herstellung von Mehrleitungs- Verbindern des Chip-and-Foil-Typs erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, die besagten Ver­ binder unter Verwendung von vollflächig leitfähig be­ schichteten Halbzeugen (insbesondere Kunststoffolien) her­ zustellen, die mit energiereicher Strahlung von exakt den Absorptionseigenschaften der leitfähiger Beschichtung ei­ nerseits und des Trägers andererseits angepaßten Bestrah­ lungsparametern (insbesondere Bestrahlungswellenlänge) di­ rekt strukturiert werden.

Wesentlich ist dabei die Auswahl der Bestrahlungs- Wellenlänge bzw. -Teilchenenergie derart, daß sie mög­ lichst mit einem Absorptionsmaximum bzw. der Bandlücke des Beschichtungsmaterials zusammen-, aber in den Bereich ei­ nes Absorptionsminimums des Trägermaterials fällt.

Neben der Anpassung der Bestrahlungsparameter an die je­ weiligen optischen Eigenschaften (speziell das Absorp­ tionsvermögen) ist eine Abstimmung auf die thermischen Ma­ terialparameter, insbesondere Wärmeleitfähigkeiten und -kapazitäten und Schmelztemperaturen, von Bedeutung für eine optimale Verfahrensführung.

Die vollflächige Aufbringung der leitfähigen Schicht - ins­ besondere auch mehrschichtig - zur späteren Strukturierung erfolgt in besonders produktiver Weise durch Besputtern des Trägermaterials, speziell etwa von Kunststoffolie als Rollenware.

In einer speziellen Ausbildung des vorgeschlagenen Verfah­ rens, in der die integrierte Schaltung nach dem vollflä­ chigen Aufbringen der leitfähigen Schicht auf den Träger mit der Leiterschicht verbunden und die Erzeugung der Lei­ terbahnstruktur nach dem Schritt des Verbindens ausgeführt wird, lassen sich in vorteilhafter Weise Justageprobleme beim Anschluß des Verbinders an den IC vermeiden.

Der Schritt des Verbindens kann in hochproduktiver Weise ein Verkleben mit leitfähigem Klebstoff und/oder ein Ver­ schweißen umfassen, wobei er in der letzteren Ausführung in unmittelbarer zeitlicher Zuordnung zum Strukturierungs­ schritt ausgeführt werden kann.

Soll für den Strukturierungsschritt die energiereiche Strahlung von derjenigen Seite des Trägers auf die leitfä­ hige Schicht eingestrahlt werden, auf der die leitfähige Schicht aufgebracht ist, so ist es von Vorteil, wenn vor deren Aufbringen voll flächig eine im Wellenlängenbereich der energiereichen Strahlung hochgradig reflektierende Schicht auf den Träger aufgebracht wird.

Sieht die Verfahrensführung - etwa bei der Strukturierung im Nachgang zur Verbindung mit den IC - hingegen vor, daß die Bestrahlung von der der leitfähigen Schicht abgewand­ ten Seite des Trägers her erfolgt, kann es günstig sein, wenn vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht vollflä­ chig eine für die energiereiche Strahlung hochgradig transparente Schicht mit niedriger elektrischer und ther­ mischer Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht wird. Zusätzlich läßt sich die Effizienz des Verfahrens dann da­ durch erhöhen, daß nach dem Aufbringen der leitfähigen Schicht und vor dem Einstrahlen der energiereichen Strah­ lung eine diese hochgradig reflektierende Schicht mit nie­ driger elektrischer Leitfähigkeit auf die leitfähige Schicht aufgebracht wird.

Diese Weiterbildungen des Verfahrens erfordern etwas er­ höhten Aufwand für die Herstellung des Halbzeugs, bieten jedoch den Vorteil eines vergrößerten Bearbeitungsparame­ terbereiches, speziell auch zu höheren Strahlleistungen und Arbeitsgeschwindigkeiten hin.

Als Quelle der energiereichen Strahlung wird insbesondere ein in Abstimmung auf Leitschicht- und Trägermaterial aus­ gewählter UV- oder NIR-Laser eingesetzt; grundsätzlich ist aber auch eine Elektronenstrahl- oder andere Quelle mit auf die Materialien abgestimmter Korpuskularenergie bzw. Wellenlänge einsetzbar.

Die Leistungsdichte und/oder Vorschubgeschwindigkeit der Strahlung werden so eingestellt, daß in deren Einwirkungs­ bereich die leitfähige Schicht lokal weitgehend entfernt und/oder in nicht leitfähiges Material umgewandelt wird. Wesentlich ist, daß dabei die thermische Belastung des empfindlichen Trägers derart begrenzt wird, daß dessen Struktur nicht beschädigt wird. Zur Verringerung der effek­ tiven thermischen Belastung wird in einer speziellen Ver­ fahrensführung der Träger während der Strukturierung ge­ kühlt.

Bei Vorrichtungen von besonderer praktischer Bedeutung ist der Träger eine dünne Kunststoffolie, beispielsweise PE-Folie, und die leitfähige Schicht eine aufgesputterte oder aufgedampfte elementare Metallschicht.

Zur Strukturierung wird energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwas über 1 µm eingesetzt, wie sie ausgereifte, mit großer Leistungsbandbreite verfügbare Festkörperlaser auf Seltenerdionenbasis (Seltenerd-Glas- oder -YAG-Laser, insbesondere Nd- oder Yb-YAG-Laser) lie­ fern.

Alternativ zur Strukturierung mittels Strahlung im nahen Infrarotbereich (NIR) ist bei herkömmlichen Träger- und Beschichtungsmaterialien - unter Beachtung des obigen Grundsatzes für die Auswahl der Bestrahlungswellenlänge - insbesondere auch eine solche mittels Ultraviolett(UV)- Strahlung, speziell mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 120 bis 350 nm möglich, wie sie von einem Stickstoff- oder Excimer-Gaslaser geliefert wird.

In einer speziellen Ausführung für kostengünstige Verbin­ der mit sehr geringem Leiterbahnwiderstand und hoher Kor­ rosionsbeständigkeit wird die leitfähige Schicht in minde­ stens zwei Auftragsschritten aus mindestens zwei verschie­ denen Materialien, speziell etwa aus Cu und Ni, erzeugt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1c Prinzipdarstellungen zur Erzeugung einer Leiterstruktur auf einem leitfähig beschichteten Träger gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen zur Vorgabe der Strukturierungs-Wellenlänge bei zwei Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen mittels des erfindungs­ gemäßen Verfahrens hergestellten Mehrleitungsverbinder vom Chip-and-Foil-Typ,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung der Leiterschichtstrukturierung bei einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1a gibt eine Prinzipdarstellung zur Erzeugung einer Leiterstruktur auf einer vorab voll flächig mit einem Cu-Ni-Zweischichtaufbau 2 mit sehr niedrigem Flächenwider­ stand versehenen PET-Folie 1. Auf der Folie 1 und unter­ halb der Leiterschicht 2 ist eine dünne aufgedampfte Re­ flexionsschicht 3 vorgesehen. Auf einem in der xy-Ebene verschieblichen metallischen Tisch bzw. Halter 4 angeord­ net, wird die Folie 1 von der Seite her, auf der die Cu-Ni-Schicht 2 aufgebracht ist, unter Einsatz einer Fokus­ sierungsoptik 5 einer abtastenden Bestrahlung mit Laser­ strahlung 6 unterzogen. Die Wellenlänge und Energiedichte der Laserstrahlung 6 werden so gewählt, daß es in den Be­ reichen, in denen die Laserstrahlung auf die Leiterschicht 2 auftrifft, durch die Absorption in dieser zu einer sehr schnellen Temperaturerhöhung kommt. Diese führt zu einem eruptiven Aufschmelzen und Verdampfen der Leiterschicht, wodurch - unterstützt durch einen Gasstrom 7 zum Abtrans­ port der Schmelzspritzer und verdampften Anteile - in ei­ nem Schmelzkrater 2a ein Abschnitt der Leiterschicht ent­ fernt wird. Wird der Laserstrahl 6 auf einer vorbestimmten Bahn und mit geeigneter Geschindigkeit über die Oberfläche der Leiterschicht 2 geführt, lassen sich zusammenhängende lineare und/oder flächige Bereiche aus der ursprünglich geschlossen aufgebrachten Leiterschicht entfernen, wodurch diese strukturiert wird.

Die für die gewählte Laserstrahlung hochreflektierende Schicht 3 reflektiert den größten Teil der nicht von der Leiterschicht 2 absorbierten Strahlung wie auch der Absorp­ tionswärme zurück in die Schicht 2 bzw. in die Atmosphäre und schützt dadurch die Oberfläche der PET-Folie 1. Zudem erfolgt die Bearbeitung mit einer geeignet gewählten Kom­ bination der Bestrahlungsparameter Energiedichte und Ab­ tastgeschwindigkeit, die die Einstellung eines thermischen Gleichgewichtes zwischen der Schicht 2 und dem Träger 1 im Einwirkungsbereich des Laserstrahls 6 nicht erlaubt.

Im übrigen - und vor allem - wir die Trägerfolie 1 derart gewählt, daß sie für die Wellenlänge der Laserstrahlung einen möglichst niedrigen Absorptionskoeffizienten sowie (unter Beachtung der übrigen anwendungsrelevanten Mate­ rialparameter) einen hohen Schmelzpunkt hat.

Für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird speziell ein Folienmaterial gewählt, das im Wellen­ längenbereich um 1 µm einen sehr hohen Transmissions- bzw. niedrigen Absorptionsgrad aufweist, und als strukturbil­ dende Strahlung wird NIR-Laserstrahlung eingesetzt - bei­ spielsweise die Strahlung eines Nd-YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 1.06 µm und einer Dauerstrichleistung von einigen zehn Watt. Die Zwischenschicht 3 besteht bei die­ ser Ausführung aus einer (als solche von Wärmedämmgläsern her bekannten) sehr dünnen Au-Schicht.

Fig. 2a ist eine schematische Darstellung zur Vorgabe der Strukturierungs-Wellenlänge anhand der Absorptionskurven (Absorptionskoeffizient αrel in relativen Einheiten als Funktion der Wellenlänge λ) von Beschichtung - durchgezo­ gene Linie - und Träger - gestrichelte Linie - für diesen Fall. Die Strukturierungs-Wellenlänge ist innerhalb eines Wellenlängenbereiches A zu wählen.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Zusammensetzung des Trägermaterials so eingestellt, daß es im höheren UV-Bereich noch eine relativ hohe Transparenz aufweist, und als strukturbildende Strahlung wird die eines UV-Lasers eingesetzt, beispielsweise eines N₂-Lasers mit einer Wel­ lenlänge von 337 nm oder eines KrF-Excimerlasers mit einer Wellenlänge von 248 nm.

Wieder ist die Abstimmung auf die materialspezifischen Ab­ sorptionskurven wesentlich - vgl. Fig. 2b, die in zu Fig. 2a analoger (ebenfalls rein illustrierender) Darstellung auf einen geeigneten Wellenlängenbereich B hinweist.

Fig. 1b zeigt in einer weiteren Prinzipdarstellung die Er­ zeugung einer Leiterstruktur auf einer wärmeempfindlichen Folie 11. Diese wurde vorab vollflächig mit einer leitfä­ higen metallischen Beschichtung 12 versehen, und zwischen der halbsteifen Kunststoffolie 11 und der Leiterschicht 12 ist eine dünne Wärmedämmschicht 13 vorgesehen. Analog zur Anordnung nach Fig. 1a ist das Halbzeug auf einem in der xy-Ebene verschieblichen metallischen Halter bzw. Proben­ tisch 14 angeordnet. Dieser ist jedoch gemäß Fig. 1b rück­ seitig verrippt und dient nicht nur der Halterung und Füh­ rung des Substrates 11, sondern auch der wirksamen Wärmea­ bleitung von diesem, wenn es unter Einsatz einer Fokussie­ rungsoptik 15 einer abtastenden Bestrahlung mit Laser­ strahlung 16 unterzogen wird. Die Wellenlänge und Energie­ dichte der Laserstrahlung 6 werden gemäß den unter Bezu­ gnahme auf Fig. 1a, 2a und 2b erläuterten Grundsätzen vor­ gegeben, und deren Wirkung ist grundsätzlich dieselbe, wie oben angegeben.

Die dünne Wärmedämmschicht 13 - die aus einem Kunststoff mit besonders hoher T-Beständigkeit und geringer Wärme­ leitfähigkeit (etwa einem HT-Epoxid oder Polyimid), einem Oxid (etwa SiO₂) oder einer dünnen Glaskeramik- oder Kera­ mikschicht bestehen kann - verhindert weitgehend die Über­ tragung der in der Leiterschicht 12 erzeugten Absorptions­ wärme in das Substrat 11, weniger jedoch das Eindringen der Laserstrahlung in dieses. Aufgrund dessen geringen Ab­ sorptionsvermögens bei der Wellenlänge der Laserstrahlung wird der eingedrungene Strahlungsanteil jedoch im wesent­ lichen an der metallischen Oberfläche des Halters 14 zu­ rückgeworfen, und dieser Anteil trägt über die starke Ab­ sorption in der Leiterschicht 13 zusätzlich zu deren loka­ ler Erhitzung und Abtragung bei.

Der Gasstrom 17 wirkt hier - zusätzlich zum verrippten xy-Tisch 14 - kühlend, so daß in der Umgebung des Laser­ kraters 12a sehr hohe T-Gradienten eingestellt werden und ein (auch nur oberflächliches) Schmelzen des Kunststoff­ trägers 11 verhindert wird. Als Kühlgas kann beispiels­ weise unmittelbar aus dem flüssigen Vorrats-Zustand ver­ dunsteter Stickstoff eingesetzt werden.

Auch hier erfolgt die Auswahl des Trägermaterials derart, daß sich für die Wellenlänge der Laserstrahlung ein nie­ driger Absorptionskoeffizient sowie (unter Beachtung der übrigen anwendungsrelevanten Materialparameter) ein rela­ tiv hoher Schmelzpunkt ergibt. Zur Auswahl der Strahlungs­ quelle wird auf die obigen Ausführungen verwiesen; tenden­ ziell ist aufgrund der Materialeigenschaften der Einsatz von UV-Lasern dem von NIR-Lasern bei einem Kunststoffträ­ ger vorzuziehen.

Fig. 1c zeigt - unter Verwendung von Bezugsziffern, die an die bei den Fig. 1a und 1b verwendeten angelehnt sind - eine Modifikation des Verfahrens, bei dem die Laserstrah­ lung durch einen Quarzglas-Halter 24 von der unbeschichte­ ten Seite der Trägerfolie 21 her und durch einen diese be­ netzenden und kühlenden Wasserfilm 27 hindurch auf die Leiterschicht 22 eingestrahlt wird. Diese Modifikation ist besonders zweckmäßig für Anordnungen, bei denen die Lei­ terschichtoberfläche nicht ohne weiteres zugänglich ist - etwa wenn bereits ein Schaltkreis oder anderes Bauelement über dieser angeordnet wurde.

Neben Kunststoffolien kommen für spezielle Anwendungen als Träger grundsätzlich auch flexible Dünngläser in Frage, die den Vorteil einer wesentlich größeren T-Beständigkeit haben.

Sowohl bei Einsatz eines Glas- als auch eines Kunststoff­ trägers kann die in Fig. 1a und 1b gezeigte Zwischen­ schicht entfallen. Als Material für die Leiterschicht kön­ nen neben den (zu diesem Zweck verbreitetesten) Cu-Ni- Zweischichtaufbauten auch sonstige Schichten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zum Einsatz kommen, etwa aufge­ dampfte oder -gesputterte Schichten aus anderen elementa­ ren Metallen oder bevorzugt Legierungen mit nicht zu hohem Schmelzpunkt.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht in annähernd natürlicher Größe einen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens Mehrleitungsverbinder 100 zur Verbindung eines inte­ grierten Schaltkreises 101 mit einem Anzeigebaustein 102 (die beide in Art einer "black box" nur schematisch darge­ stellt sind). Der Verbinder umfaßt eine Leiterbahnanord­ nung 100b aus einer Cu- und einer darüberliegenden Ni-Schicht auf einer dünnen, biegsamen PET-Folie 100a.

(genaue Schrittfolge und physikalische Parameter bei der Herstellung, Materialdicken etc.?)

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung in Art eines Blockschaltbildes eine Anordnung zur Durchführung der Leiterschichtstrukturierung bei einer Ausführungsform der Erfindung. Ausgangspunkt ist ein -vollflächig mit einer Leiterschicht 100b′ versehenes Halbzeug 100′, dessen Leit­ erschicht mittels einer Laserstrahl-Bearbeitungsvorrich­ tung 200, gesteuert durch eine Steuerung 300, durch loka­ len Abtrag in eine Leiterbahnstruktur 100b umgewandelt wird.

Kernstück der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist ein Nd-YAG- Impulslaser 201 (λ = 1,06 µm, P = 50 W) mit Stromversor­ gung 202 und Ansteuerschaltung 203. Die Laserstrahlung R_L gelangt über eine Kollimationsoptik 204 und zwei Umlenk­ spiegel 205 und 206 (von denen der Spiegel 206 von der Rückseite her für sichtbares Licht durchlässig ist) zu ei­ nem einstellbaren Spalt 207, über den die Strahlabmessun­ gen vorgegeben werden, und dann über einen weiteren (dichroitischen) Umlenkspiegel 208 und eine Fokussierungs­ optik bzw. Objektivlinse 209 auf die die Leiterschicht 100b′ tragende Oberfläche des Werkstücks 100′.

Zur Beobachtung des Strahlenganges und des Bearbeitungser­ gebnisses sind zwei mit weißem Licht arbeitende Beleuch­ tungseinrichtungen 210 (hinter dem Arbeitsspalt 207, zur Sichtbarmachung des Verlaufes des NIR-Laserstrahls) und 211, 212 (aus einer Lampe 211 und einem Umlenkspiegel 212, oberhalb des dichroitischen Spiegels 208, zur Gesichts­ feldbeleuchtung) vorgesehen. Über eine Okularlinse 213 und eine angeschlossene Videokamera 214 werden die Führung des Laserstrahls auf dem Werkstück und der Ablauf der Struk­ turbildung überwacht. Die Umlenkspiegel 208, 211 und die Linsen 209, 213 sind in einer relativ zum Werkstück ver­ schieblichen optischen Baugruppe 200a zusammengefaßt, die etwa von einem modifizierten Lichtmikroskop gebildet sein kann.

Zur Positionierung des Werkstücks 100′ relativ zum Bear­ beitungsstrahl R_L dient eine Positionssteuereinheit 215, die (in der Figur nicht gezeigte) Schrittmotorantriebe für die Optikeinheit 200a bzw. den Probentisch 216 ansteuert.

Zur Einstellung der Arbeitsspaltabmessungen ist eine Spaltsteuereinheit 217 vorgesehen, die ebenfalls auf einen in der Figur nicht dargestellten Motorantrieb einwirkt.

Das Kernstück der eigentlichen Steuerung 300 ist ein Mikroprozessor-Controller 301, dem in üblicher Weise eine Eingabetastatur 302, ein Bildschirm 303 und ein Programm­ speicher 304 sowie ein Datenspeicher 305 zugeordnet sind. Der Bildschirm 303 ist neben dem Controller 301 mit der Videokamera 214 verbunden.

Zur Herstellung einer Leiterstruktur mit vorgegebener Kon­ figuration werden über die Eingabetastatur 302 - die hier lediglich zur Illustration angegeben ist und an deren Stelle oder zusätzlich zu der auch ein Scanner eingesetzt werden kann - die Konfiguration und die aktuellen Mate­ rialdaten eingegeben oder ein bereits im Datenspeicher 305 gespeicherter Konfigurations-/Materialdatensatz abgerufen und in den Arbeitsspeicher des Controllers 301 übernommen. Der Controller liefert daraufhin entsprechend den Konfigu­ rationsdaten sowohl an die Leistungs-Ansteuerung 203 des Laseroszillators 201 und die Spaltsteuereinheit 217 als auch an die Positionssteuereinheit 215 die für den geziel­ ten lokalen Abtrag der Leiterschicht erforderlichen Steu­ ersignale. Der Laserstrahl wird daraufhin automatisch mit an die Materialspezifikation des Schichtaufbaus angepaßter Energiedichte und Abtastgeschwindigkeit und mit einer Strahlbreite und Positionskoordinaten entsprechend dem vorgegebenen Leiterbahnverlauf über des Schichtaufbau ge­ führt.

Mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtungen 210 und 211, 212 und der Kamera 214 werden der Verlauf des (selbst un­ sichtbaren) Bearbeitungsstrahls R_L und die erzeugte Struk­ tur beobachtet, so daß auch während der Bearbeitung korri­ gierende Eingriffe in den Ablauf - und zugleich eine Kor­ rektur des Datensatzes im Speicher 305 für die spätere Herstellung identischer Strukturen - möglich sind.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Insbesondere liegen Abwandlungen hinsichtlich der in den Beispielen genannten Materialien und Bearbeitungs-Strahl­ quellen sowie der Arbeitstisch- und etwaiger Kühlanordnun­ gen ebenso im Bereich der Erfindung wie eine manuelle oder halbautomatische Steuerung des Strukturierungsvorganges.

In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens können der Chip und/oder die weitere an den Verbinder an­ zuschließende Baugruppe auch zunächst mit dem Verbinder- Halbzeug, d. h. der Folie mit unstrukturierter Leiter­ schicht, elektrisch und mechanisch verbunden werden - etwa durch Verlöten oder Verkleben der Bauelementanschlüs­ se mit der Leiterschicht mittels leitfähigem Kleber und/oder Verschweißen von Abschnitten der Bauelementgehäu­ se mit dem Folienträger - , und anschließend kann die Strukturierung der Leiterbahnen entsprechend der konkreten Position der Bauelementanschlüsse relativ zur Folie erfol­ gen. Eine Einstrahlung der Arbeitsstrahlung von der Rück­ seite der Trägerfolie her (wie in Fig. 1c gezeigt) kann dabei besonders zweckmäßig sein.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Erzeugung der Leiterbahnstruktur mit dem Verlöten bzw. Verschweißen oder dem Härten eines (geeignet ausgewählten, strahlungs­ vernetzenden) leitfähigen Klebers unter Nutzung ein und derselben Strahlungsquelle verknüpft sein. Auch hierfür ist eine Abstimmung zwischen Materialspezifikationen und Bearbeitungsparametern wesentlich.

Als Beispiel hierfür sei genannt, daß bei Einsatz eines UV-Lasers zur Leiterbahnstrukturierung in zweckmäßiger Weise ein UV-härtender Kunstharzkleber mit leitfähiger Beimischung eingesetzt wird, und daß im Strukturierungs­ prozeß Teilschritte einer großflächigen Bestrahlung des Trägers mit dem (entsprechend aufgeweiteten) Laserstrahl zum Härten des Klebers ausgeführt werden.

Ein weiteres Beispiel für die genannte Abstimmung ist, daß eine unstrukturiert oder nur grob strukturiert erzeugte Lotschicht im wesentlichen zeitgleich mit der Strukturie­ rung der Leiterschicht durch zielgerichteten lokalen Ab­ trag derart strukturiert wird, daß Lötpunkte verbleiben, die in optimaler räumlicher Zuordnung zur erzeugten Leiter­ bahnstruktur positioniert sind. Durch sofort anschließend ausgeführte Bestrahlungsschritte mit verminderter Energie­ dichte können diese sogleich - in ein und derselben Bear­ beitungsvorrichtung - mit den Bauelementanschlüssen verlö­ tet werden.

Zur sofortigen Herstellung von Chip-and-Foil-Verbindern für Standardschaltkreise können deren Anschlußkonfigura­ tionen in den Datenspeicher eingegeben werden, so daß die­ se "auf Tastendruck" für die Folienstrukturierung bereit­ stehen. Im Controller kann auch ein optimierter Leiter­ bahnverlauf errechnet werden, wenn lediglich die Lage der Anschlüsse des anderen Bauelementes bzw. der Bauelemente oder Baugruppen eingegeben wird oder bereits gespeichert ist. Damit wird sogar die Erstellung einer grafischen Dar­ stellung des Leiterbahnverlaufes - ganz zu schweigen von der üblichen aufwendigen Maskenproduktion - überflüssig.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines Mehrleitungs-Verbin­ ders für eine integrierte Schaltung, insbesondere vom chip-and-foil-Typ, der einen flächigen Träger aufweist, welcher auf mindestens einer Oberfläche eine in Leiterbah­ nen strukturierte leitfähige Schicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht im wesentlichen vollflächig auf den Träger aufgebracht, insbesondere aufgesputtert, und danach mittels fokussierter energiereicher Strahlung, insbesonde­ re Laserstrahlung, in der leitfähigen Schicht die Leiter­ bahnstruktur erzeugt wird, wobei energiereiche Strahlung mit einer derart auf das Material des Trägers und der leitfähigen Schicht abgestimmten Wellenlänge oder derart abgestimmtem Wellenlängenbereich eingesetzt wird, daß diese(r) im Bereich eines spektralen Absorptionsmaximums der leitfähigen Schicht, aber außerhalb von spektralen Ab­ sorptionsmaxima des Trägers liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die integrierte Schaltung nach dem vollflächigen Aufbringen der leitfähigen Schicht auf den Träger mit diesem verbunden und die Erzeugung der Leiterbahnstruktur nach dem Schritt des Verbindens ausge­ führt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verbinden ein Verkleben mit leitfähigem Klebstoff oder ein Verschweißen aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die energiereiche Strahlung von derjenigen Seite des Trä­ gers auf die leitfähige Schicht eingestrahlt wird, auf der die leitfähige Schicht aufgebracht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht voll flächig eine im Wellenlängenbe­ reich der energiereichen Strahlung hochgradig reflektie­ rende Schicht niedriger elektrischer Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die energie­ reiche Strahlung von der der leitfähigen Schicht abgewand­ ten Seite des Trägers her auf die leitfähige Schicht fo­ kussiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der leitfähigen Schicht voll flächig eine für die energiereiche Strahlung hochgradig transparente Schicht mit niedriger elektrischer und thermischer Leitfähigkeit auf den Träger aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der leitfähigen Schicht und vor dem Einstrahlen der energie­ reichen Strahlung eine diese hochgradig reflektierende Schicht mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit auf die leitfähige Schicht aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der energiereichen Strahlung ein UV- oder NIR-Laser eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lei­ stungsdichte und/oder Vorschubgeschwindigkeit der energie­ reichen Strahlung so eingestellt werden, daß in deren je­ weiligem Einwirkungsbereich die leitfähige Schicht lokal weitgehend entfernt und/oder in nicht leitfähiges Material umgewandelt wird, jedoch keine wesentliche Veränderung des Trägermaterials eintritt.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger während der Erzeugung der Leiterbahnstruktur gekühlt wird.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger eine Kunststoffolie, insbesondere PE-Folie, ist und die leitfähige Schicht eine Metallschicht, insbesondere Cu-Ni-Schicht, aufweist und energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 1.04 bis 1,08 µm eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Quelle der energierei­ chen Strahlung ein Seltenerd-Glas- oder -YAG-Laser, insbe­ sondere ein Nd- oder Yb-YAG-Laser, eingesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ ger eine Kunststoffolie, insbesondere PE-Folie, ist und die leitfähige Schicht eine Metallschicht, insbesondere Cu-Ni-Schicht, aufweist und energiereiche Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 120 bis 350 nm ein­ gesetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Quelle der energie­ reichen Strahlung ein Stickstoff- oder Excimer-Gaslaser eingesetzt wird.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vollflächige leitfähige Schicht unter Anwendung von Be­ dampfen oder Sputtern bzw. chemischer Gasphasenabscheidung erzeugt wird.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vollflächige leitfähige Schicht in mindestens zwei Auf­ tragsschritten aus mindestens zwei verschiedenen Materia­ lien erzeugt wird.