DE2037630A1 - Elektrisches Verbindungstell und Ver fahren zur Herstellung solcher Verbindungs teile, insbesondere fur Mikroschahungen - Google Patents

Elektrisches Verbindungstell und Ver fahren zur Herstellung solcher Verbindungs teile, insbesondere fur Mikroschahungen

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DE2037630A1 DE19702037630 DE2037630A DE2037630A1 DE 2037630 A1 DE2037630 A1 DE 2037630A1 DE 19702037630 DE19702037630 DE 19702037630 DE 2037630 A DE2037630 A DE 2037630A DE 2037630 A1 DE2037630 A1 DE 2037630A1
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Description

SOCIETE ALSACIENNE DE CONSTRUCTIONS ATOMIQUES DE TELECOMMUNICATIONS ET D»ELECTRONIQUE ALCATEL
32',rue de Lisbonne, -75- PARIS (8), Frankreich
ELEKTRISCHES VERBINDUNGSTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG SOLCHER VERBINDUNGSTEILE, INSBESONDERE FÜR MIKROSCHALTUNGEN
Die Erfindung betrifft elektrische Verbindungen und hierfür verwendete Vorrichtungen, beispielsweise für Mikroschaltungen.
Nach bisher bekannten Verfahren wird der Kontakt oder die Verbindung zwischen den Ausgangsklemmen beispielsweise einer Mikroschaltung und den Aussenleitern entweder durch Schweissen, und zwar unter Anwendung von Druck und Wärme oder Ultraschallwellen, oder durch mechanische Vorrichtungen, insbesondere Druckverbinder, hergestellt.
Die herkömmlichen Verfahren weisen jedoch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen auf ι
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Vor allem ermöglichen sie keine ausreichende Verbindungsdichte pro Längeneinheit der Mikroschaltung, was einen beträchtlich erhöhten Platzbedarf der Vorrichtungen, in denen die Mikro-• Schaltungen untergebracht sind, mit sich bringt.
Im Übrigen besitzen die auf diese Weise hergestellten Verbindungen eine mittelmässige Zuverlässigkeit bei mehr als zwei bis drei Verbindungen pro Millimeter, so dass ihre Verwendung in bestimmten elektronischen Vorrichtungen, bei denen eine sehr grosse Betriebssicherheit gewährleistet sein muss, nicht möglich ist.
Aüsserdem erfordert die Herstellung solcher Verbindungen umfangreiche technische Vorrichtungen, was manchmal die Gesamtherstellungskosten wesentlich erhöht.
Um solche Nachteile auszuschalten, besonders um die Ver— bindungsdichte zu erhöhen^ haben Fachleute bereits vorgeschlagen, zunächst die Klemme und den leiter zu verzinnen, die beiden Teile nebeneinander anzuordnen und dann miteinander zu verschmelzen.
Obgleich ein solches Verfahren manchifeil g^nz gute Ergebnisse bringen kann, werden dafür umfangreiche Schweissapparate benötigt, so dass die derart hergestellten Verbindungen einen besonders hohen Gestehungspreis aufweisen.
Aüsserdem erfordern solche Schweisstellen hohe Temperaturen, die die Beschädigung des Trägers oder der Bauteile der MikroSchaltungen bewirken^ auf denen sie-hergestellt worden sind.
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Gegenstand der Frfindung ist ein Verfahren fUr die Herstellung elektrischer Verbindimgsteile zur Erzielung einer hohen Verbindungsdichte, was besonders bei Mikroschaltungen wünschenswert ist, wobei gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit selbst bei niedrigen Temperaturen gewährleistet ist,
Dr.s erfindungsgemasse Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes zu verbindende leitende Teil mit einer dünnen' Schicht mindestens eines Metalls Überzogen wird, das mit Quecksilber ein Anrlgam bilden kann, und dass so r.uf jedem Teil ein Amalgam,,gebildet wird, auf dem eine dünne, leicht gew'olbte kuppenformige Quecksilberschicht aufgebracht wird, und zwar dadurch, dass jedes Teil mit einer im Verhältnis zu dem zur Amr.lgrjnierung unbedingt nötigen Quecksilber Überschüssigen Quecksilbermenge in Berührung gebracht und die Verbindung durch einfaches Nebeneinanderanordnen der jeweils auf den zu verbindenden Teilen gebildeten Quecksilterku-open hergestellt wird.
Die Erfindung betrifft r.usserdem ein elektrisches Verbindungsteil, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es im wesentlichen aus einem leitenden Körper besteht, auf dem ein auf diesem gebildetes Amalgam aus Quecksilber und wenigstens einem Be Schichtungsmet nil aufgebracht ist, wobei sich auf dem An*\lgam eineVdUnne, leicht gewölbte, kuppenförmige Quecksilberschicht befindet.
Das erfindungsgea&sse Verfahren kann vorteilhafterweise für die Verbindung von Mikroschaltungsteilen, wie Klemmen und Leitern, angewendet werden, und zwar zur besonders leichten
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Kontaktherstellung und -lösung.
D?„s gewählte Beschichtungsnetall ist Gold, Silber oder jedes andere Metall, das mit Quecksilber ein dauerhaftes, festes Amalgam unter den Anwendungsbedingungen der Verbindungsteile bildet.
Die Herstellung des Amalgams und der Quecksilberkuppe auf den betreffenden Teilen kann durch einfaches Eintauchen der T!eile in ein Quecksilberbr.d während eines sehr kurzen Zeitraums geschehen.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine dünne Schicht des Metalls zur Herstellung eines am Leiter haftenden Amalgams genllgt. PUr einen zylindrischen Leitungsdraht mit gegebenen Querschnitt ist eine Metallschicht von einer mehr als 0,1» betragenden Dicke·geeignet.
Die Quecksilbermenge der des Amalgam umgebenden Kuppe muss gerade ausreichen, um die Verbindung zweier solche Kuppen aufweisenden Verbindungsteile zu ermöglichen. Als Beispiel sei darauf hingewiesen, dass für einen flachen Leitungsdraht mit der Breite d Kuppen zwischen 0,05 d bis 0,2 d hergestellt werden können.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem folgende ;
- Infolge der durch die Quecksilberkuppen bewirkten flüssigen Verbindung können die so hergestellten Verbindungen sehr leicht und schnell vorgenommen oder gelöst werden. Da ausserdem auf der Klemme und dem Leiter jeweils die Quecksilberkuppe infolge
αλλα BADORIQJWAL
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der zwischen dem Quecksilber und dem darunter befindlichen AmeJ.gam bestehenden Oberflächenspannung verbleibt, kann ein solches Heastellen oder Lösen der Verbindungen beliebig vorgenommen werden, ohne dass jedesmal ein erneutes Eintauchen notwendig ware.
-* Beim Ubereinanderanordnen der Quecksilberkuppen bewirkt deren Verbindung von selbst die Ausrichtung jedes Leiters auf die entsprechende Klemme, wa.s die Verwendung eines Einstellsystems grosser Genauigkeit erübrigt.
- Infolge des Haftens der Quecksilberkuppen auf dem darunterbefindlichen Amalgam kann das Quecksilber nicht mit dem Quecksilber der benachbarten Kuppen in Berührung kommen, wodurch es möglich ist, einerseits eine grosse Verbindungsdichte und andererseits eine hohe Zuverlässigkeit zu erzielen.
- In dem Sonderfall, dass derartige Verbindungen sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden sollen, besitzen die so herger stellten Kontakte den bemerkenswerten Vorteil, supraleitend zu sein, was ermöglicht, sie in kryoelektrische Vorrichtungen einzubauen·
Nachstehend wird ein erfindungsgemasses Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben.
Pig, 1 zeigt im. Schnitt zwei erfindungsgemässe Leiter vor ihrer Kontaktierung, und
Fig. 2 zeigt im Schnitt zwei blanke Leiter nach Herstellung der Verbindung.
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In Pig. 1 ist im Schnitt eine Mikroschaltung gezeigt, die einen Träger 1 aufweist, auf dem durch Aufbringung von Chrom gebildete Klemmen 2 angeordnet sind. Die Chromschicht wird mit 'einer dünnen Goldschicht 3 überzogen, und zwar vor allem durch Aufdampfung oder Pulverisierung im Vakuum. Der Aussenleiter nach Fig. 1 besteht aus einem Kupfer-Schichtleiter 5 und einer dünnen Goldschicht 6. Die Aussenleiter können aus Gold- oder vergoldeten Kupferdrähten oder aus einem beliebigen anderen mit Gold oder Silber überzogenen Träger bestehen.
Zunächst werden ungefähr einige Sekunden lang die Klemmen der Mikroschaltung und die Aussenleiterenden in ein Quecksilberbad getaucht. Durch dieses Bad entsteht ein Amalgam aus Gold und Quecksilber, das stark an den einzelnen Klemmen und Aussenleitern haftet.
Nach dem Herausnehmen der Mikroschaltung und der Aussenleiter aus dem Quecksilberbad benetzt ein leichter Quecksilberüberschuss das hergestellte Amalgam und bildet zwei Kuppen 7 und 8 an dessen Oberfläche? die Kuppen haften durch Oberflächenspannung sehr stark an dem Amalgam und reiehen im übrigen nicht über die Klemme oder den Leiter hinaus, auf dem sie sich gebildet haben.
Dann wird die eigentliche Herstellung der Verbindungen nach Pig. 2 vorgenommen, dazu genügt es, die auf jedem Aussen- · leiter entstandene Kuppe 8 mit dem mit der Klemme der dem Leiter entsprechenden Mikroschaltung verbundenen Kuppe 7 zu verbinden. Hierbei richten sich die Aussenleiter unter der Wirkung
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der OberiTdchxmspnnnung zwischen den Quecksilberkuppen von selbst auf die Klemmen aus, so dass ein ausgezeichneter elektrischer Kontakt hergestellt wird, ohne dass KurzschlusBgefahr mit den benachbarten Klemmen besteht. Die beiden Kuppen 7 und 8 verschmelzen zur Kuppe 9·
Wenn umgekehrt die Aussenleiter der Mikroschaltung gelöst werden sollen, genügt es, sie einfach herauszuziehenj ebenso wie an den Klemmen verbleibt an ihnen die Quecksilberkuppe.
Es ist demnach möglich, auf eine besonders einfache Weise
den Kontakt zwischen der Mikroschaltung einerseits und den Aussenleitern andererseits herzustellen oder zu unterbrechen»
Es ist zu bemerken, dass, falls die so hergestellten Mikroschr.ltungen bei Umgebungstemr ο ratur und Bedingungen, unter denen sie St'dssen, Erschütterungen oder -aideren Beanspruchungen ausgesetzt sind, betrieben werden, die Aussenleiter vorteilhafterweise auf den Klemmen durch eine sehr einfache mechanische Verbindung oder jedes andere geeignete Mittel befestigt werden können.
' i
Wenn dagegen derartige Mikroschaltungen bei. ziemlich nied-
rigen Temperature arbeiten sollen, die unterhalb des Erstarrungspunktes des Quecksilbers (- 390C) liegen, erweist sich die Verwendung einer mechnnischen Verbindung als ungeeignet. Falls die Mikroschaltungen bei sehr niedrigen Temperaturen von ungefähr 4» 15° K arbeiten sollen, werden die vom Quecksilber und dem Amalgam gebildeten Kontakte supraleitend, was einen
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schätzenswerten Vorteil darstellt, wenn die Mikroschaltungen in kryoelektrischen Vorrichtungen untergebracht sind.
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Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    V 1 ^//"erfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungen dadurch, gekennzeichnet, dass jedes zu verbindende leitende Teil mit einer dünnen Schicht (3) mindestens eines Metalls überzogen wird, das ein Amalgam mit Quecksilber bilden kann, und dass so auf jedem Teil ein Amalgam hergestellt wird, auf dem eine dünne,leicht gewölbte, kuppenförmige Quecksilberschicht (7) dadurch aufgebracht wird, dass jedes Teil mit einer im Verhältnis zu dem zur Amalgarnierung unbedingt nötigen Quecksilber überschüssigen Quecksilbermenf-;e in Berührung gebracht wird, wobei die Verbindung durch einfaches Nebeneinanderanordnen (9) der jeweils auf den zu verbindenden Teilen gebildeten Quecksilberkuppen hergestellt wird.
  2. 2. Elektrisches Verbindungsteil, das im wesentlichen einen leitenden Körper aufweist, auf dem ein auf diesem hergestelltes Amalgam aus Quecksilber und mindestens einem Beschichtungsmetall aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm eine dünne Quecksilberschicht in Form einer leicht gewölbten Kuppe (7, 8) aufgebracht ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsraetall Gold oder Silber verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
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    dadurch gekennzeichnet, dass das Amalgam und die Quecksilberkuppe durch einfaches, eine sehr kurze Zeit wahrendes Eintauchen der zu verbindenden Teile in ein Quecksilberbad hergestellt werden. ;
  5. 5. Mikro schaltungen mit Verbindungsteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie besonders bei niedrigen Temperaturen in kryoelektrischen Vorrichtungen verwendet werden können.
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