DE3040930C2 - Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Bauelementen oder Netzwerken in Chip-Bauweise - Google Patents

Description

a) das Trägerband (2) wird Lage auf Lage so zu einer Spirale aufgewickelt (Fig. 1) oder gestapelt, daß die für die Kontaktmetallschichten (S) vorgesehenen Flächen die Stirnflächen der Spirale bzw. des Stapels bilden;

b) auf die Stirnflächen der Spirale bzw. des Stapels wird das Kontaktmetall aufgebracht;

c) das mit den Kontaktmetallschichten (5) beschichtete Trägerband (2) wird abgewickelt und auf eine Trommel (4) mit großem Durchmesser so aufgewickelt, daß die einzelnen Windungen nebeneinander zu liegen kommen (F i g. 2);

d) die elektrisch wirksamen Schichten (7, 8, 9) werden auf die nun außen liegende, nicht mit den Kontaktmetallschichien (5) versehene Seite des Trägerbandes (2) aufgebracht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des zu einer Spirale aufzuwickelnden oder zu stapelnden Trägerbandes (2) an der Seite, auf die keine elektrisch wirksamen Schichten (7, 8, 9) aufgebracht werden sollen, mit Abschrägungen (10) oder Abrundungen versehen worden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband (2) auf ein Rad (1) mit großem Durchmesser aufgewickelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Scheibenwicklung bzw. des Stapels während der Beschichtung durch Blenden (3) teilweise abgedeckt werden und daß dadurch metallfreie Streifen erzeugt und voneinander getrennte Kontaktbereiche hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (3) zur Stützung der Lagen des Trägerbandes (1) eingesetzt werden und daß eine relativ große Zahl von Lagen aufgewickelt bzw. aufgestapelt wird.

6. Verfahren nach tinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband (1) aus einem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von mehr als 300° hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband (1) aus Polytetrafluoräthylen hergestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband aus einer Perfluoralkoxy-Verbindung hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch wirksamen Schichten durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung von Metall gebildet werden und daß die Trommel (2) rotiert, der Metallverdampfer bzw. das Target jedoch feststeht

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den elektrisch wirksamen Schichten (7,9) noch auf der Trommel (2) Muster erzeugt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Bauelemente oder Netzwerke vor dem Zertrennen geprüft und dann erst durch Vielfachsägen jeweils mehrere Bauelemente oder Netzwerke gleichzeitig abgesägt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr elektrisch wirksame Schichten (7, 8, 9) ganzflächig übereinander aufgebracht werden, daß in den einzelnen Schichten (7,8,9) unterschiedliche Muster erzeugt werden und daß dadurch Netzwerke mit verschiedenen elektrischen Bauelementen hergestellt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Bauelementen oder Netzwerken in Chip-Bauweise, bei dem zunächst ein Trägerband mit einem zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt wird, und dann an zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen mit Kontaktmetalischichten versehen wird, bei dem dann auf einer Seite des Trägerbandes mindestens eine elektrisch wirksame, die Kanten der Kontaktmetallschichten überlappende Schicht aufgebracht wird und bei dem abschließend das Trägerband in einzelne Bauelemente oder Netzwerke zertrennt wird.

Ein derartiges Bauelement ist aus der DE-OS 28 43 581 bekannt. Dort ist ein Kondensator in der beschriebenen Art aufgebaut, wobei die elektrisch wirksamen Schichten Kondensatorbeläge sind, welche jeweils an einer der einander gegenüberliegenden Seiten die Kontaktmetallschichten überlappen und wobei zwischen den beiden Belägen eine Dielektrikumsschicht angeordnet ist.
Weiterhin ist aus der DE-OS 22 47 279 ein Verfahren bekannt, bei dem auf einer flexiblen /?C-Schaltung die elektrischen Bauelemente bzw. Netzwerke mit Anschlußdrähten versehen werden.

Demgegenüber stellt der Eingangs beschriebene Aufbau einen unbedrahteten Chip dar, wobei die elektrisch wirksamen Schichten neben Kondensatorbelägen auch Widerstandsschichten oder Netzwerke sein können.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, derartige Chips in der Serienfertigung mit möglichst geringem Fertigungsaufwand und mit möglichst wenig Abfall an Material herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

a) das Trägerband wird Lage auf Lage so zu einer Spirale aufgewickelt oder gestapelt, daß die für die Kontaktmetallschichten vorgesehenen Flächen die

Stirnflächen der Spirale bzw. des Stapels bilden;

b) auf die Stirnflächen der Spirale bzw. des Stapels wird das Kontaktmetall aufgebracht;

c) das mit den Kontaktmetallschichten beschichtete Trägerband wird abgewickelt und auf eine Trommel mit großem Durchmesser so aufgewikkelt, daß die einzelnen Windungen nebeneinander zu liegen kommen;

d) die elektrisch wirksamen Schichten werden auf die nun außen liegende, nicht mit den Kontaktmetallschicken versehene Seite des Trägerbandes aufgebracht

Vorteilhaft fet es, wenn die Kanten des zu einer Spirale aufzuwickelnden oder zu stapelnden Trägerbandes an der Seite, auf die keine elektrisch wirksamen Schichten aufgebracht werden sollen, mit Abschrägungen oder Abrundungen versehen worden sind. Dadurch umfassen die aufgebrachten Kontaktmetallschichten die Kanten des Trägerbandes und können von den elektrisch wirksamen Schichten besonders vorteilhaft kontaktiert werden, insbesondere, da die Dicke der Kontaktmetallschichten auf den Abschrägungen und den unmittelbar angrenzenden Flächen des benachbarten Trägers stetig gegen Null geht Dadurch werden Spannungen in den elektrisch wirksamen Schichten vermieden, eine Kontaktierung hoher Güte und Dauerfestigkeit ist gewährleistet.

Das Trägerband kann vor dem Stapeln in Streifen konstanter Länge aufgetrennt werden. Es kann auch mäanderförmig geknickt werden, wodurch ein relativ fester Stapel entsteht. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Band auf ein Rad mit großem Durchmesser aufgewickelt wird. Durch den Wickelzug beim Aufwickeln kann bereits eine hohe Festigkeit der aufgewickelten Spirale erreicht werden. Luftspalte zwischen den Lagen können vermieden werden, und es ergibt sich eini saubere Abgrenzung der aufgebrachten Kontaktschichten.

Eine Prüfung der Bauelemente vor dem Zertrennen sowie der Aufbau relativ komplizierter Netzwerke wird ermöglicht, indem die Stirnfläche der Scheibenwicklung bzw. des Stapels während der Beschichtung durch Blenden teilweise abgedeckt werden und indem dadurch metallfreie Streifen erzeugt und voneinander getrennte Kontaktelemente hergestellt werden. Dabei werden die Blenden vorteilhaft zur Stützung der einzelnen Lagen des Bandes eingesetzt, wodurch eine relativ große Zahl von Lagen aufgewickelt bzw. gestapelt werden kann.

Das Trägerband wird vorteilhaft aus einem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von mehr als 300⁰C hergestellt. Dadurch ist gewährleistet, daß das Bauelement mittels Tauchlötung oder Schwallötung mit einer entsprechenden Schaltung verbunden werden kann. Insbesondere eignet sich als Werkstoff Polytetrafluoräthyien: Ebenso eignet sich eine Perfluoralkoxy-Verbindung.

Die wirksamen Schichten werden vorteilhaft durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung von Metall gebildet, wobei die Trommel rotiert, der Metallverdämpfer bzw. das Target jedoch feststeht. Dadurch wird eine über den gesamten Trommelumfang gleichmäßige Schichtdicke der elektrisch wirksamen Schicht erreicht. Eine weitere Rationalisierung wird erreicht, indem nach dem Herstellen von einzelnen Kontaktelementen die wirksamen Schichten noch auf der Trommel mit Mustern versehen werden, indem die gebildeten Bauelemente oder Netzwerke vor dem Zertrennen geprüft und dann erst durch Vielfachsägen jeweils mehrere Bauelemente oder Netzwerke gleichzeitig abgesägt werden.

Vorteilhaft werden zwei oder mehr elektrisch wirksame Schichten ganzflächig übere:: ander aufgebracht, in den einzelnen Schichten unterschiedliche Muster erzeugt und dadurch Netzwerke mit verschiedenen elektrischen Bauelementen hergestellt Die Schichten können vorteilhaft durch einen Laser mit Mustern versehen werden, da dieser gegenüber dem fest mit der Trommel verbundenen Trägerband mit hoher Genauigkeit bewegt werden kann. Durch die Möglichkeit einer fortlaufenden Mustererzeugung kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Lasers voll ausgenutzt werden.

Die Erfindung wird nun anhand von vier Figuren näher erläutert Sie ist nicht auf das in den Figuren gezeigte Beispiel beschränkt

F i g. 1 zeigt ein Rad mit großem Durchmesser und ein darauf aufgewickeltes Trägerband in geschnittener Ansicht.

F i g. 2 zeigt eine Trommel mit großem Durchmesser und ein darauf aufgewickeltes Trägerband.

F i g. 3 zeigt ein mit elektrisch wirksamen Schichten versehenes Trägerband in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht

F i g. 4 zeigt das Ersatzschaltbild für den Aufbau von Fig. 3.

Auf ein Rad 1 mit großem Durchmesser wird ein Trägerband 2 spiralförmig so aufgewickelt, daß Lage auf Lage zu liegen kommt. Das Trägerband 2 ist durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt. Blenden 3 decken die Stirnflächen der aus den einzelnen Lagen des Trägerbandes 2 gebildeten Spirale teilweise ab. In den Pfeilrichtungen A und B werden auf die beiden Stirnflächen der Spirale Kontaktschichten aufgebracht, insbesondere mittels Kathodenzerstäubung aufgedampft. Das Rad 1 dreht sich in Pfeilrichtung C Durch die Blenden 3 werden die aufgedampften Kontaktschichten in einzelne Kontaktelemente unterteilt, welche einerseits eine Fertigstellung der Bauelemente vor dem Zerschneiden des Trägerbandes ermöglichen und andererseits den Aufbau relativ komplizierter Netzwerke mit mehreren Anschlüsse'n ermöglichen, wobei jedem Anschluß ein Kontaktelement zugeordnet wird.

Nach dem Aufbringen der Kontaktschichten wird das Trägerband 2 von der Spirale abgewickelt und auf eine Trommel 4 mit großem Durchmesser Windung neben Windung so aufgewickelt, daß eine der nicht mit Kontaktschichten bedeckten Oberflächen des Trägerbandes außen zu liegen kommt (Fig.2). An den Schmalseiten des Trägerbandes befinden sich die bereits aufgebrachten Kontaktelemente 5 und dazwischenliegende metallfreie Streifen 6. Die Kontaktelemente 5 sind in Fig.2 schraffiert dargestellt. Das auf der Trommel 4 aufgewickelte Trägerband 2 wird nun in Pfeilrichtung D mit einer Metallschicht versehen, insbesondere durch Metallverdampfung mittels Kathodenzerstäubung oder durch Aufdampfen. Das Metall wird ganzflächig über alle Windungen des Trägerbandes 2 aufgedampft. Es haftet an den Kontaktflächen 5 so fest, daß beim späteren Abwickeln und Zertrennen des T.^;igerbandes ein einwandfreier Kontakt zu den Kontaktflächen 5 bestehen bleibt.

Ein Laser 15 erzeugt einen Laserstrahl 14, welcher nach dem Metallisieren auf dem Trägerband 2 Muster erzeugt. Im einfachsten Fall kann beispielsweise ein Freirand im Bereich der Kanten der Kontaktelemente 5

erzeugt werden, wodurch die aufgedampfte Metallschicht auf einer Seite von der zugehörigen Kontaktfläche isoliert wird. Dies ist beispielsweise für die Herstellung von Kondensatoren zweckmäßig. Durch den Laserstrahl können auch mäanderförmige Widerstände, Widerstandsnetzwerke, Spulen aus der ganzflächig aufgedampften Schicht gebildet werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 weist das Trägerband 2 einen annähernd rechteckförmigen Querschnitt auf, bei dem zwei Kanten 10, die an eine nichtmetallisierte Fläche angrenzen, abgeschrägt sind. Die Kontaktelemente 5 weisen Randbereiche 11 auf, welche um die nicht abgeschrägten Kanten des Trägerbandes 2 herumreichen und eine kontinuierlich auf Null gehende Dicke aufweisen. Diese Randbereiche 11 wurden durch die abgeschrägten Kanten 10 der beim Aufdampfen der Kontaktelemente benachbarten Lage des Trägerbandes 2 ermöglicht.

Die Randbereiche 11 überlappend ist eine Widerstandsschicht 7 aufgebracht. Darüber liegen eine Isolierstoffschicht 8 und eine Metallschicht 9. Die Isolierstoffschicht 8 wurde über den Randbereichen 11 der Kontaktelemente 5 entfernt, so daß sich dort ein Freirand 12 bildete. Die Metallschicht 9 kontaktiert auf dem Freirand die darunter befindliche Widerstandsschicht 7 und somit die Kontaktelemente 5. Das Entfernen von Teilen der Isolierstoffschicht 8 kann durch einen Laser 15 erfolgen, insbesondere da die Widerstandsschicht 7 zusammen mit dem darunter befindlichen Randbereich 11 des entsprechenden Kontaktelementes 5 eine hohe Wärmekapazität aufweisen, so daß sie durch einen entsprechend dimensionierten Laserstrahl 14 nicht angegriffen werden.

Der Aufbau von F i g. 3 stellt eine Schaltung gemäß dem Ersatzschaltbild von F i g. 4 dar. Den Kontaktelementen 5 liegt eine durchgehende Kontaktfläche 13 gegenüber, die in der Schaltung wie eine Sammelschiene wirkt. Da eine Elektrode des Kondensators gleichzeitig die Widerstandsschicht ist, liegt ein sogenanntes verteiltes ÄC-Netzwerk vor. In jedem der metallfreien

ι« Streifen 6 kann das vorliegende Netzwerk in Blöcke gleicher Größe aufgetrennt werden. Durch ein Zersägen durch die Kontaktelemente 5 können auch anders dimensionierte Netzwerke abgetrennt werden.

Wird wie im vorliegenden Beispiel, eine durchgehen-

de Kontaktfläche !3 erzeugt, so kann man zur Prüfung der Netzwerke diese mit einem relativ einfach gebauten Adapter an ein Prüfgerät anschließen, welcher mit der Kontaktfläche 13 konstant elektrisch leitend verbunden ist, die Kontaktelemente 5 aber einzeln oder in Gruppen nacheinander kontaktiert.

Die Schichten 7 bis 9 sind über den metallfreien Streifen 6 beispielsweise mittels eines Lasers oder durch spanabhebende Verfahren durchtrennt. Das Abtrennen der Bauelemente vom Trägerband erfolgt vorteilhaft mit Vielfachsägen, von denen jedes Sägeblatt das Trägerband im Bereich eines metallfreien Streifens 6 durchtrennt. Dadurch wird die Fertigungszeit merklich gesenkt, da der Sägevorgang im Vergleich zu den übrigen Fertigungsschritten eine relativ lange Zeit benötigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Bauelementen oder Nettwerken in Chip-Bauweise, bei dem' zunächst ein Trägerband mit einem zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt wird und dann an zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen mit Kontaktmetallschichten versehen wird, bei dem dann auf einer Seite des Trägerbandes mindestens eine elektrisch wirksame, die Kanten der Kontaktmetallschichten überlappende Schicht aufgebracht wird und bei dem abschließend das Trägerband in einzelne Bauelemente oder Netzwerke zertrennt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritta: ·