DE2443850B2 - Hybrid-mikroschaltung und verfahren zum anbringen von markierungen auf deren substrat - Google Patents

Hybrid-mikroschaltung und verfahren zum anbringen von markierungen auf deren substrat

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DE2443850B2 DE19742443850 DE2443850A DE2443850B2 DE 2443850 B2 DE2443850 B2 DE 2443850B2 DE 19742443850 DE19742443850 DE 19742443850 DE 2443850 A DE2443850 A DE 2443850A DE 2443850 B2 DE2443850 B2 DE 2443850B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Mikroschaltung, bestehend aus einem eine Mikroschaltung aufweisenden Substrat, auf das diskrete Schaltelemente aufgesetzt sind.
Die übliche Herstellung von Hybrid-Mikroschaltungen erfordert bei der Montage und/oder der Prüfung die Verwendung von Konstruktionszeichnungen. Dabei ist es erforderlich, das Substrat durch ein Mikroskop zu betrachten und dann die Augen von dem Substrat abzuwenden und auf die Zeichnung zu richten, um der Zeichnung die gewünschte Information zu entnehmen, worauf wiederum die Mikroschaltung durch das Mikroskop betrachtet werden muß, um zu bestimmen, welche Komponente der Mikroschaltung in die richtige Stellung gebracht, kontrolliert oder geprüft werden muß. Die benötigten und den Zeichnungen zu entnehmenden Informationen umfassen die Anordnung und den Wert von Dünnschicht-Widerständen, den Platz und die Orientierung von Chips oder von diskreten Schaltelementen, die Anordnung von Drahtverbindungen usw. Dieses Verfahren ist außerordentlich zeitraubend und birgt die Gefahr einer fehlerhaften Anordnung von Komponenten und ihren Verbindungen auf dem Substrat oder einer fehlerhaften Kontrolle in sich.
Es ist bekannt, gedruckte Schaltungen mit sichtbaren Markierungen zu versehen (DT-AS 1124 108). Die hierfür infrage kommenden Mittel und Verfahren lassen sich jedoch bei Mikroschaltungen mit ihren höheren Anforderungen an Genauigkeit nach Auflösungsvermögen nicht ohne weiteres anwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybrid-Mikroschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Betrachten von Zeichnungen bei ihrer Montage und/oder Prüfung nicht mehr erforderlich ist, die notwendigen Informationen vielmehr auf dem Substrat selber sichtbar wiedergegeben sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberfläche des Substrats bleibende Markierungen aus belichtetem, entwickeltem und durch Wärmeeinwirkung getöntem lichtempfindlichem Material aufweist. Bei einer Hybrid-Mikroschaltung nach der Erfindung befinden sich daher Informationen über die Anordnung und Werte von Schaltelementen und deren Verbindungen unmittelbar auf dem Substrat, so daß es nicht erforderlich ist, die für das Aufsuchen bestimmter Stellen der Hybrid-Mikroschaltung erforderlichen Informationen einer Zeichnung zu entnehmen.
Die Erfindung hat auch ein Verfahren zum Anbringen der Markierungen auf dem Substrat einer solchen Hybrid-Mikroschaltung zum Gegenstand. Dieses Verfahren besteht darin, daß auf die Oberfläche des Substrats eine Photolackschicht aufgetragen und getrocknet wird, daß die getrocknete Photolackschicht nach einem die gewünschten Markierungen bildenden Muster selektiv belichtet und anschließend entwickelt wird, um die unbelichteten Teile der Photolackschicht :zu entfernen, und daß dann die durch die Belichtung polymerisierten Teile der Photolackschicht getrocknet und bei einer Temperatur gebacken werden, bei der eine Verfärbung der verbliebenen Teile der Photolackschicht zu sichtbaren Markierungen erfolgt.
Zur Herstellung der Markierungen auf dem Substrat der erfindungsgemäßen Hybrid-Mikroschaltung wird demnach Photolack verwendet, der für solchen Zweck nicht bestimmt war. Dieser Photolack wird als dicke Schicht aufgetragen und dann durch Wärmeeinwirkung verfärbt, so daß er einen Kontrast bildet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Abschnittes einer Hybrid-Mikroschaltung, deren Substrat mit verschiedenen Markierungen versehen ist, näher beschrieben und erläutert.
Die Zeichnung gibt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes 10 einer typischen Hybrid-Mikroschaltung wieder, welche die nach der Erfindung vorgesehenen Informations-Markierungen aufweist. Diese Markierungen sind als gestrichelte Linien dargestellt. Diese Linien können jedoch auch durchgehend, gepunktet oder in sonstiger Weise gebildet sein, die eine leichte Erkennbarkeit gewährleistet.
Als Beispiel für den Gebrauch solcher Markierungen ist in der Zeichnung ein Dünnschicht-Widerstand 12 dargestellt, der zur Identifizierung mit der Bezeichnung R 34 versehen ist und dessen Anschlüsse durch zwei Punkte 14 gekennzeichnet sind. Diese Punkte geben die Stellen an, an denen Widerstandsmessungen vorzunehmen sind. Solche Punkte können besonders dann hilfreich sein, wenn große Widerstände · nit mäanderförmiger Gestalt benutzt werden.
Die Markierung Q 3 bezeichnet einen Transistor und befindet sich neben dem Anschlußfleck 16 für diesen Transistor.
Ebenso sind die Orte 18 und 20 für die zum Emitter und zur Basis führenden Anschlußdrähte dargestellt. Die Emitterverbindung ist durch den Buchstaben E bezeichnet.
Ein Chip mit einer integrierten Schaltung ist durch die Markierung L/5 bezeichnet, die sich über dessen Anschlußfleck 22 befindet Markierungen 24, welche die Lage von Verbindungsdrähten angeben, führen von Anschlußstellen 26 der integrierten Schaltung zu Leitungsbahnen, die sich auf der Hybrid-Mikroschaltung befinden. Im Fall, daß eine Anschlußstelle 26' nicht
•tzt wird, ist neben dieser Anschlußstelle eine Markierung in Form eines Kreise 26" angebracht.
Ein Chip mit einem Kondensator ist mit der Bezeichnung C12 versehen, die sich am Ort 28 dieses Chips befindet. Der Umriß dieses Chips definiert auch s desser. Lage und kann bei Bedarf Polaritäts-Markieruneen enthalten.
Markierungen, die andere Leitungen überbrückende Drähte angeben, shd durch die gestrichelten Linien 30 bezeichnet. ic
Rs versteht sich, daß auf dem Substrat noch weitere Informationen in Form anderer Markierungen aufgebracht werden können. Diese Informationen können ndere diskrete Bauelemente betreffen, die auf dem Substrat angeordnet sind, sowie spezielle Angaben über 15 solche Komponenten, wie beispielsweise Widerstandswerte. Weiterhin kann die Art verwendeter Klebemittel, ob leitend oder nichtleitend, und die Art der verwendeten Drahtverbindungen angegeben werden.
Da die bekannten lichtempfindlichen Materialien ihre 20 eigenen chemischen und mechanischen Eigenschaften haben, erfordert jedes ein anderes Verfahren und führt zu etwas anderen Ergebnissen. Insbesondere werden einige dieser lichtempfindlichen Materialien durch Erwärmen dunkler als die anderen. Jedes dieser 25 Materialien wird in ausreichender Dicke aufgetragen und gemäß den Anweisungen des Herstellers bis zu einem Stadium behandelt, nach dem der Photolack zu entfernen wäre. Von nun an wird den Anweisungen des Herstellers nicht langer gefolgt, sondern es wird nach der Erfindung verfahren, weil der normale Gebrauch dieser lichtempfindlichen Materialien deren Entfernung erfordert, während nach der Erfindung die Materialien auf dem' Substrat als dauernde Markierung fixiert werden sollen. Da die Behandlung der verschiedenen lichtempfindlichen Materialien gemäß den Anweisungen des Herstellers erfolgen kann, ist es nur erforderlich, diese lichtempfindlichen Materialien dementsprechend zu behandeln und danach den speziellen Forderungen der Erfindung zu folgen. Zu diesem Zweck ist es nützlich ein Beispiel mit einem bestimmten Photolack zu beschreiben. Als Beispiel wurde der von der Firma Eastman Kodak Company unter der Bezeichnung KTFR vertriebene Photolack gewählt.
Dieser Photolack wird zunächst vorzugsweise filtriert um alle unerwünschten größeren Teilchen zu entfernen, damit ein möglichst fehlerfreies Bild erhalten wird Danach wird unter Verwendung von vorzugsweise fünf'Volumenteilen KTFR mit einem Volumenteil KTFR-Verdünner eine Photolacklösung hergestellt. Dieses Verhältnis wird für die in dem speziellen Fall verwendete Schleudergeschwindigkeit bevorzugt. Bei anderen Naß-Photolacken können andere Viskositäten der Lösung bevorzugt werden. Beispielsweise kann das Aufbringen des Photolackes auf das Substrat auch durch Walzen Sprühen oder Tauchen erfolgen, und es wirrt auch in Abhängigkeit davon das Verhältnis von Lack zu Verdünnungsmittel variiert werden müssen. Es wird jedoch das Schleudern gegenüber anderen Aufbr.ngverf2S bevorzugt, um eu.e möglichst g^^aßige Beschichtung zu erhalten. Es kann jedoch allgemein iestgeste It werden, daß das Verhältnis von der AufDringmethode und der gewünschten F.lmd.cke zur Erzeugung lesbarer Markierungen abhangt. br"a7verhä!tP.is hängt von dem gewünschten Resultat ab also von dem gewünschten Kontrast der Markierungen zu dem sie umgebenden Substrat Der Kontrast hängt wiederum von der Fähigkeit des Materials ab, sich in Abhängigkeit von der Temperatur zu ve^ärben. von der angewendeten Temperatur. Die Moguc mit einem bestimmten Material den gcwunsi Kontrast zu erzielen, hängt ferner von seiner uick und diese Dicke hä.igt von der AuibringmeJKXif der Viskosität ab. Da die Viskosität von dem Vern von Lack zu Verdünner und von der Methoai Aufbringen abhängt, die wiederum von der vts* abhängt, ist es für jeden verwendeten Lack eriora die richtige Viskosität zu bestimmen, sei ae> gewünschte Kontrast erzielt wird.
Wie oben angegeben, ist für KTFR ein Verhaltn Lack zu Verdünner von 5 :1 erwünscht. üanacr das Substrat in geeigneter Weise auf einei■ bcnw vorrichtung montiert. Danach wird der verdünnte über dem Substrat in ausreichender Menge ausg tet, um die gesamte Oberfläche zu benetzen darüber hinausgehende Menge des Lackes ist Bedeutung. Danach wird das Substrat m< aufgebrachten Photolacklösung genügend lange ι genügend hoher Geschwindigkeit geschleudert u gleichmäßige Beschichtung der gewünschten Ui erhalten und überschüssiges Material zu entferne oben angegeben, besteht das Resultat dann, dab. gegebenen Viskosität eine Photolackschicht r gewünschten Dicke erhalten wird. Bei der behandelten Beispiel unter Verwendung einer 5 sung von KTFR betrug die Schleudergeschwir 1300 U/min während einer Zeit von einer Danach wurde der Photolack ausreichend getrocknet, um eine sorgfältig getrocknete Laci zu erhalten. Bei Verwendung von KThK oeu Trockenzeit mindestens 12 Minuten in einem C einer Temperatur von 90° ± 5°C. Die Anordni man anschließend auf Raumtemperatur abkuh es wird das beschichtete Substrat geprüft, Qualität der Beschichtung festzustellen. Wem Fäserchen, winzige Löcher oder andere Ober fehler festgestellt werden, wird der Lack enth eine neue Lackschicht aufgebracht.
Der Photolack wird dann zur Belichtu Entwicklung unter Verwendung üblicher Mask und Belichtungsverfahren vorbereitet. Line welche die gewünschten Markierungen aufw beispielsweise die in der Zeichnung dargestell auf die Lackschicht aufgelegt. Der maskierte F wird dann während 1,5 Minuten ultraviolette ausgesetzt. Der belichtete Photolack wird da Eintauchen in KMER, einem Produkt de Eastman Kodak Company, für zwei Minu leichtem Rühren entwickelt. Danach folgt ei gung mit weiterem Entwickler, Leitungswasser Endreinigung mit entionisiertem Wasser Das mit dem entwickelten Photolack wird dann trockenen Stickstoffstrom vorgetrocknet und ßend 12 Minuten lang in einem Ofen bei 90 ± getrocknet. Der Photolack wird dann auf vo Belichtung, Entwicklung, Schärfe und1 Verze Markierungen geprüft. Wenn sich die Markie unbrauchbar erweisen, wird der Photolack en es werden nach Aufbringen neuen Photo vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt
hOÜm eine gute Verfärbung durch Wärmee zu erzielen, ist es zweckmäßig, zunächst das S. den sich darauf befindenden Photolack-Ma. dreiviertel Stunden in einem Ofen bei 200 backen, um den Photolack zu härten, und d
Photolack durch ein weiteres Backen in einem Ofen zu verfärben, das dreiviertel Stunden bei einer Temperatur von 275 ± 5° C stattfindet. Die einzige Forderung für das Backen besteht darin, daß es ausreichend sanft erfolgt, um den Photolack nicht einem Schock auszusetzen oder zum Fließen zu bringen und dadurch die Markierungen zu deformieren. Das erwünschte Ergebnis ist ein gleichförmiges Dunkelwerden, das durch ein sanftes und kontrolliertes Erwärmen erreicht wird. ίο
Es hat sich als am einfachsten erwiesen, die oben beschriebene, zweistufige Wärmebehandlung zu verwenden, um das Problem eines Zerfließens der Markierungen zu bewältigen. Wenn die erste Temperatur zu hoch wäre, würde der Photolack ins Fließen kommen und die Schärfe der Markierungen zerstören und damit die vermittelte Information beeinträchtigen. Demgemäß muß die erste Temperatur so hoch wie möglich sein, ohne jedoch schon zu einem Fließen zu führen, um ein schnellstmögliches Erhärten des Photolackes zu bewirken. Zwar wäre auch die Anwendung niedrigerer Temperaturen möglich, jedoch würde dann das Aushärten eine längere Zeit beanspruchen. Die Bedingungen für die zweite Temperatur bestehen darin, einen guten Kontrast zu erzielen, ohne daß durch die angewendete Temperatur die Komponenten der Hybrid-Mikroschaltung, insbesondere Dünnschicht-Widerstände, beschädigt werden. Die untere Temperaturgrenze ist diejenige, bei der eine brauchbare Färbung erzielt wird, die den gewünschten Kontrast ergibt. Die höchste Temperatur ist durch die Grenze bestimmt, bei der eine Verkohlung eintritt, die eine ungewünschte Leitfähigkeit zur Folge hat. Obwohl die Verfärbung des Photolackes vorzugsweise in einem zweistufigen Verfahren vorgenommen wird, um ein Fließen und eine dadurch bedingte Zerstörung der Markierungen zu vermeiden, versteht es sich, daß auch eine langsame Temperaturerhöhung verwendet werden kann, um die gewünschten Resultate zu erzielen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Hybrid-Mikroschaltung, bestehend aus einem eine Mikroschaltung aufweisenden Substrat, auf das diskrete Schaltelemente aufgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Substrats bleibende Markierungen aus belichtetem, entwickeltem und durch Wärmeeinwirkung getöntem, lichtempfindlichem Material aufweist.
2. Verfahren zum Anbringen der Markierungen auf dem Substrat einer Hybrid-Mikroschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Substrats eine Photolackschicht aufgetragen und getrocknet wird, daß die getrocknete Photolackschicht nach einem die gewünschten Markierungen bildenden Muster selektiv belichtet und anschließend entwickelt wird, um die unbelichteten Teile der Photolackschicht zu entfernen, und daß dann die durch die Belichtung polymerisierten Teile der Photolackschicht getrocknet und bei einer Temperatur gebacken werden, bei der eine Verfärbung der verbliebenen Teile der Photolackschicht zu sichtbaren Markierungen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Backen der polymerisierten Teile der Photolackschicht in zwei Schritten erfolgt, nämlich zuerst zur Stabilisierung des Photolackes bei einer niedrigeren Temperatur und dann bei einer höheren Temperatur, welche eine Dunkelfärbung des Photolackes bewirkt.
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