DE3445690C2

DE3445690C2 - Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte für eine gedruckte Schaltung

Info

Publication number: DE3445690C2
Application number: DE3445690A
Authority: DE
Inventors: Richard Berkeley Heights N.J. Brown
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1983-12-16
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1986-11-27
Also published as: GB2151853B; DE3445690A1; FR2556916B1; JPH0368555B2; GB8431541D0; JPS60145699A; FR2556916A1; GB2151853A; US4520561A; CA1217875A

Abstract

Ein Substrat mit einem durchgehenden Loch für eine elektronische Schaltung wird nach folgenden Verfahrensschritten hergestellt: Einschneiden einer oder mehrerer Nuten (32) in einen Rand (34) einer ersten Platte (10) aus Substratmaterial, Metallisierung des genuteten Randes, Metallisierung eines hierzu passenden Randes (42) einer zweiten Platte (40) aus Substratmaterial, Zusammensetzen und festes Verbinden der metallisierten Ränder der ersten und zweiten Platte, so daß Löcher erzeugt werden, die durch die zusammengesetzten Platten hindurch von einer oberen Fläche zu einer unteren Fläche führen. Die zusammengesetzten Platten können als ein einzelnes Substrat verwendet werden oder sie können in einer Richtung senkrecht zu den entsprechenden Löchern in zwei oder mehrere Substrate geschnitten werden. Auf der oberen oder unteren Fläche des so gebildeten Substrates kann ein gedrucktes Schaltungsmuster erzeugt werden. Eine Metallschicht auf der anderen Fläche des Substrats kann mit einem Septum verbunden werden, das von den metallisierten Rändern der entsprechenden Platten gebildet ist.

Description

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines endgültigen Substrates, auf dem Schaltungsmuster aufgebracht sind; und

Fig.6 eine Schnittansicht entlang der linie 6-6 der F i g. 5, die Einzelheiten eines fertigen Substrates zeigt, in dessen Loch ein aktives Bauteil angeordnet ist

F i g. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Oxidplatte 10 mit einer oder mehreren Nuten 32, von denen drei dargestellt sind und die in einer Seite oder Fläche 34 der Platte 10 ausgebildet werden. Eine rechteckige Nut 32 erleichtert zwar den Einbau eines rechteckigen Bauelementes, wie es in Verbindung mit F i g. 6 beschrieben ist, jedoch ist auch irgendeine andere geeignete Form möglich. Die Nuten 32 werden mit einer Maschine in die Substratplatte 10 eingebracht, beispielsweise mit Hilfe einer üblichen Fräsmaschine.

Wie F i g. 2a zeigt, wird die Seite 34 der Platte 10 mit irgendeinem hierzu geeigneten Verfahren metallisiert Auch die Nuten 32 können, abhängig von dem Anwendungsfall, metallisiert sein. Diese Metallisierungsflächen 36 sind in F i g. 2 durch gepunktete Flächen veranschaulicht Eine typische metallisierte Schicht umfaßt eine relativ dünne Chromschicht, die an der Platte 10 haftet, und eine relativ dicke (25 bis 50 μηι) Kupferschicht, die an der Chromschicht haftet F i g. 2b zeigt eine zweite Substrat- oder Trägerplatte 40, die in Abmessung und Material der Platte 10 ähnlich ist und die eine zur Seite 34 der Platte 10 passende Seite 42 aufweist, die mit demselben Verfahren und denselben Materialien metallisiert, die für die Metallisierungsflächen 36 verwendet werden.

Es kann sein, daß in die Platte 10 nur relativ flache Nuten 32 eingeschnitten werden dürfen. Eine für diese Fälle geeignete Ausführungsform der Platte 40 ist eine in Fig.2c gezeigte Platte 44 mit einer oder mehreren Nuten 46, die in der gleichen Weise und mit demselben Abstand wie die Nuten 32 auf der Platte 10 hergestellt sind. Wie die Punkte in der Zeichnung andeuten, ist die Seite 48 der Platte 44 ähnlich wie die Seite 42 der Platte 40 metallisiert.

In F i g. 3 ist die Platte 10 mit der Platte 40 fest zusammengefügt gezeigt, wobei die genutete Seite 34 (Fig.2a) der Platte 10 passend mit der Seite 42 (F i g. 2b) der Platte 40 ausgerichtet ist. Die feste Verbindung zwischen den beiden Metallisierungsflächen kann mit einer der üblichen Verfahren, beispielsweise mit dem Thermokompressionsverfahren in inerter Atmosphäre, erfolgen. Im Ergebnis werden durch das Zusammensetzen der beiden Platten Löcher gebildet, beispielsweise 50 (in F i g. 3 sind drei Löcher dargestellt), die sich von einer oberen Fläche 52a bis zu einer unteren Fläche 526 einer zusammengesetzten Substratoder Trägerplatte 52 erstrecken. Die Metallisierungsschicht 58, die sich von der Fläche 52a bis zur Fläche 526 erstreckt, dient als elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Flächen.

F i g. 4 zeigt die andere Ausführungsform, bei der die Seite 34 (Fig.2a) der Platte 10 fest mit dem Rand 48 (F i g. 2c) der Platte 44 verbunden ist. Die zusammengesetzte Substrat- bzw. Trägerplatte 52 mit den Löchern 50 und einer Verbindungsschicht 58 ist im wesentlichen identisch mit der in F i g. 3 gezeigten Platte.

In dem nächsten Verfahrensschritt wird die zusammengesetzte Platte in dünnere Trägerplatten geschnitten. Natürlich ist es auch möglich, die zusammengesetzten Platten 52 mit endgültiger Abmessung als einzelnes Substrat zu verwenden. Aus praktischen Gründen ist es besser, die zusammengesetzten Platten 52 entlang der in Fig.3 gezeigten Linien, beispielsweise 54a, 54b, und entlang weiterer hierzu paralleler Linien in Scheiben zu schneiden. Diese Schnitte sind senkrecht zu den Löchern 50 geführt Die zusammengesetzten Platten 52 können außerdem entlang der in F t g. 3 gebrochen gezeichneten Linien, beispielsweise 56a, 566, und entlang weiterer hierzu paralleler Linien in Einzelsubstrate geschnitten werden.
In F i g. 5 ist eine fertige Schaltungsplatte in größerem

ίο Maßstab als in den F i g. 1 bis 4 und kleinerem Maßstab als in Fig.6 gezeigt Die fertige Schaltungsplatte nach F i g. 5 wird durch Schneiden der Platte in Scheiben entlang der in F i g. 3 gebrochen gezeichneten Linie 54a, 54b und durch Schneiden der Platte in Einzelsubstrate entlang der gebrochen gezeichneten Linien 56a, 566 erhalten. Die Anzahl der Scheiben, die parallel zu den Linien 54a, 546 über die zusammengesetzten Platten 52 angefertigt sind, hängt von der Plattendicke (typisch 2,5 cm) und von der gewünschten Dicke des fertigen Einzelsubstrates ab. Aus einer zusammengesetzten Platte werden typischerweise 10 bis 20 Scheiben oder Schichten gewonnen, von denen jede 0,4 bis 0,6 mm dick ist
Die Anzahl der Schnitte parallel zu den Linien 56a, 56b zur Bildung der Einzelsubstrate hängi von der Anzahl der Nuten ab, die in der Ausgangsplatte eingearbeitet sind, und von der Anzahl der Löcher, die für jedes fertige Substrat vorzusehen ist. Typisch sind ein oder zwei Löcher. Typischerweise können auch 40 bis 150 fertige Einzelsubstrate von einer zusammengesetzten Platte 52 durch Schnitte gemäß F i g. 3 erzeugt werden.

Nach dem Zerschneiden in Scheiben aber vor dem Zerschneiden in Einzelsubstrate werden auf der oberen Fläche des zukünftigen Substrates die gewünschten gedruckten Schaltungsmuster erzeugt. Das in F i g. 5 gezeigte gedruckte Schaltungsmuster ist ein typisches, wenn auch nicht das einzig mögliche Schaltungsmuster für jedes einzelne fertige Substrat Eine leitfähige Grundfläche ist auf der unteren Fläche eines jeden Substrats auf konventionelle Weise als ganzflächige Metallisierung 70, die an der aufgebrochenen Stelle 72 sichtbar gezeichnet ist, angebracht. Einige Leitungen, z. B. die Leitung 60, des gedruckten Schaitungsmusters werden typischerweise mit der Verbindungsfläche 58 verbunden. Andere gedruckte Schaltungsleitungen, wie 62 und 64, sind dagegen von der Verbindungsfläche isoliert.

Der Grund, ein Substrat mit einem Loch zu versehen,

wird am besten anhand der F i g. 6 dargestellt, die einen Schnitt durch eine fertige Mikrowellenschaltung zeigt.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Substratmaterial, das metallisierte Lochwände 22a und 226 eines Loches 22 umgibt. In dem Loch 22 ist ein aktives Leistungsbauelement, beispielsweise ein FET-Bauelement 24, angeordnet. Drahtleitungen oder -verbindungen, beispielsweise 26 und 27, führen von einer oberen Fläche 24a des Bauelementes (beispielsweise von der Gate- oder der Drainelektrode) zu einem auf einer oberen Fläche 20a des Substrates 20 befindlichen Schaltungsmuster (siehe F i g. 5). Eine untere Fläche 246 des Bauelementes 24

so (beispielsweise die Sourceelektrode) ist in elektrischem Kontakt mit einer leitenden Lochfüllsubstanz 28. die beispielsweise ein Lotmetall, eine Epoxymasse oder ein Metalleinsatz oder irgendeine Kombination von diesen sein kann.

Wird das Bauelement 24, wie dargestellt, in dem Loch angeordnet, so können die Drahtverbindungen, beispielsweise 26 und 27, sehr kurz sein, wodurch sich bei den für Mikrowellenschaltungen maßgeblichen Fre-

quenzen eine sehr geringe Induktivität ergibt. Wäre das
Bauelement 24 mit seiner Fläche 24a auf der Fläche 20a
des Substrates 20 angeordnet, müßten die Drahtverbindüngen 26 sehr viel langer sein, und sich damit eine
übermäßig große Induktivität ergeben. 5

Schaltungselemente, die die verschiedenen gedruckten Schaltungsleitungen verbinden, können entweder
auf das Substrat gedruckt sein oder können diskrete
Bauteile sein. Ein die Leitungen 62 und 60 verbindender
Kondensator 66 ist ein Beispiel für ein gedrucktes Schal- 10 tungsteil.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

20 I

30

55

⁶⁰

65

35 *jj

Claims

1 2 Problems gibt das US-Patent 43 76 287. Aus dieser Pa- : Patentansprüche: tentschrift ist es bekannt, zwei BeryUiumoxidplatten an jeweils einer Kante zu metallisieren und mit diesen Kan-

1. Verfahren zur Herstellung einer aus Alumini- ten fest zusammenzufügen, so da B eine elektrisch leitenumoxid oder Berylliumoxid bestehenden Träger- 5 de Verbindung von der Unterseite zur Oberseite der platte für eine gedruckte Schaltung, wobei die Trä- zusammengefügten Platte besteht, die mit einer ganzflägerplatte einseitig mit dem Schaltungsmuster oma- chigen Metallisierung auf einer Plattenseite und mit eimentiert ist und auf der gegenüberliegenden Seite ner Kontaktfläche auf der anderen Plattenseite in elekeine ganzflächige Metallschicht aufweist und von frischer Verbindung steht So daß ein dort angeschlossemindestens einem Durchgangsloch mit gegebenen- 10 nes Bauelement über die ganzflächige Metallisierung falls einer elektrisch leitfähigen Auskleidung durch- auf der gegenüberliegenden Plattenseite angeschlossen setzt ist, die in elektrischer Verbindung mit der ganz- werden kann. Da Beryllium ein sprödes und abschleifenflächigen Metallschicht steht, gekennzeichnet des Material ist, ist ein Einbringen von Löchern fertidurch folgende Verfahrensschritte: gungstechnisch schwierig. Der im Anspruch 1 angege-

15 benen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Trä-

a) Einbringen von mindestens einer oder mehrerer gerplatten oder Substrate für elektrische Schaltungen ganz durchlaufender Nuten in eine ebene Seite mit Durchgangslöchern beliebiger Form auszubilden, einer Oxidplatte, ohne daß diese in üblicher Weise gebohrt oder gestanzt

b'j Metallisierung der genuteten Seite, werden müssen.

c) Metallisierung einer ebenen Seite einer zweiten 20 Durch die erfindungsgemäße Lösung der Ausbildung Oxidplatte, von Nuten in einer ebenen Oberfläche eines mit einem

d) Zusammenfügung und feste Verbindung der zweiten ähnlichen Teil zusammenzufügenden Rohlings beiden Oxidplatten mit ihren metallisierten ebe- lassen sich stanzfestere Werkzeuge verwenden. Bei dem nen Seiten, anschließenden Zusammenfügen der beiden Rohlinge

e) Aufbringen des einseitigen Schaltungsrr.usters 25 bilden die Nuten an der Verbindungsfläche Durchsowie der ganzflächigen Metallisierung. gangsöffnungen zwischen den beiderseitigen Plattenflächen, auf denen das elektrische Schaltungsmuster bzw.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Massemetallisierung aufgebracht werden können,
zeichnet, daß nach dem Verfahrensschritt d) die zu- Es ist zwar aus der US-PS 32 81 627 bekannt, in die sammengesetzten Oxidplatten senkrecht zu ihrer 30 Oberfläche einer Isolierplatte flache Nuten einzufräsen Zusammenfügungsebene in zwei oder mehrere Trä- und diese mit einer Metallisierung auszukleiden. Diese gerplatten zerschnitten werden und jede dieser Trä- leitenden Nuten dienen als Signalleiter bzw. dem Angerplatten mit dem Verfahrensschritt e) bearbeitet Schluß von Abschirmungen, die zusammen mit den Siwird. gnalleitern Koaxialleitungen nachbilden sollen. Ein Zu-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 35 sammenfügen der genuteten Oberfläche mit Teilen eikennzeichnet, daß im Falle mehrerer Nuten gemäß ner anderen Platte ist hier allerdings nicht vorgesehen.
Verfahrensscnritt a) nach dem Verfahrensschritt d) Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den jede Trägerplatte derart in Teilplatten unterteilt Kennzeichnungsteilen der Unteransprüche zu entnehwird, daß jede mindestens eines der Durchgangslö- men.

eher enthält 40 Die zusammengefügten Platten können direkt als

Substrat verwendet werden oder scheibenweise senk-

recht zu den Löchern in zwei oder mehrere Einzelsubstrate zerschnitten werden. In jedem Fall können auf einer der Flächen, entweder auf der oberen oder der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Ober- 45 unteren Fläche, des erzeugten Substrates ein oder mehbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist. rere Schaltungsmuster aufgedruckt werden und die an-

Bei der Herstellung elektronischer Schaltungen mit dere Oberfläche metallisiert und mit der Metallisierung einem isolierenden Substrat, im folgenden auch als Trä- der Verbindungsschicht verbunden werden, die von den gerplatte bezeichnet, ist unter Umständen ein durch das metallisierten Rändern der beiden Platten gebildet ist Substrat gehendes Loch erforderlich, dessen Herstel- 50 Um Substrate oder Trägerplatten für kleinere elektronilung zu einem Problem werden kann. Bei einem runden sehe Schaltungen herzustellen, kann jede solche Träger-Loch oder bei einem relativ weichen Substrat kann das platte mit ihren gedruckten Schaltungsmustern und mit Loch einfach gebohrt oder gestanzt werden. Wenn das der metallisierten Fläche in kleinere Substrate geschnit-Loch eine andere Form haben soll, beispielsweise recht- ten, gebrochen oder sonstwie geteilt werden,
eckig, oder wenn das Subsirat spröde ist oder auch stark 55 Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfühwerkzeugabnutzend ist, sind jedoch andere Maßnah- rungsbeispielen unter Bezugsnahme auf die Zeichnunmen erforderlich. gen näher erläutert. Es zeigt

Für Mikrowellenschaltungen mit aktiven Leistungs- F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Platte aus

bauelementen eignet sich a?s Substratmaterial beispiels- isolierendem Substratmaterial mit einer Vielzahl von weise Beryllium- oder Aluminiumoxid. Einkristalline 60 Nuten, die in einen Rand der Platte eingeschnitten sind; Materialien. ^w'^ ^etwa Saphir, sind ebenfalls geeignet Fig.2a eine perspektivische Ansicht einer entspre-

Berylliumoxid ist jedoch ein besonders gut geeignetes chend F i g. 1 genuteten Platte, deren Rand metallisiert Substratmaterial, da es ein ausgezeichneter elektrischer ist;

Isolator und ein ausgezeichneter Wärmeleiter ist. Wie F i g. 2b und 2c zwei Ausführungsformen einer pas-

die meisten Materialien hat aber auch Berylliumoxid 65 senden metallisierten Platte, die vorbereitet ist, mit der einige Nachteile. Beispielsweise ist es ziemlich porös, so Platte nach F i g. 2a fest zusammengesetzt zu werden;
daß es schwierig ist, auf seiner Oberfläche ein genaues F i g. 3 und 4 eine perspektivische Ansicht einer ferti-

Schaltungsmuster aufzudrucken. Eine Lösung dieses gen Platte, die zerteilt werden kann;