DE3941917A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von elektroden an einem elektronischen bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Herstellung von Elektroden in einem Bereich einer Endfläche, z.B. an einem elektronischen Bauele­ ment, mittels einer die Elektrode bildenden Paste. Ins­ besondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen der die Elektrode bildenden Paste auf einem Teil des elektronischen Bau­ elements.

Der Stand der Technik sowie die bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Elektroden an einem elektronischen Bauelement durch Aufdrucken von leitenden Pasten (Elektrodenpasten) bestehenden Schwierigkeiten werden zunächst unter Bezug auf die Fig. 9 bis 17 erläutert.

Wie in Fig. 9 dargestellt, sind auf bestimmten Ober­ flächenbereichen eines elektronischen Bauelements 1 Elektroden 2 ausgebildet. Jede der in Reihe angeordneten Elektroden 2 erstreckt sich über eine Endfläche 1 a und über Oberflächen 1 b und 1 c, die über die Endfläche 1 a miteinander verbunden sind. Die Elektrode 2 weist daher eine bogenförmige Gestalt und einen Elektrodenteil 2 a auf, der auf der Endfläche 1 a angeordnet ist, während Elektrodenteile 2 b und 2 c auf den entsprechenden Ober­ flächen 1 b und 1 c angeordnet sind.

Derartige Elektroden 2 werden mit einem der beiden im folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt.

Wie in Fig. 10 zu sehen ist, werden bei dem ersten Verfahren elektronische Bauelemente 1 von Hohlräumen 11, die in einem Halter 10 vorhanden sind, derart aufgenom­ men, daß die Endflächen 1 a von den Hohlräumen 11 weg nach oben gerichtet sind. Die Elektrodenteile 2 a werden auf den Endflächen 1 a mittels Siebdruckverfahren aufge­ tragen. In einem weiteren Schritt werden die elektroni­ schen Bauelemente 1, wie in Fig. 11 gezeigt, von in einem weiteren Halter 12 vorhandenen Hohlräumen 11 der­ art auf der Seite liegend aufgenommen, daß sie die in Fig. 12 dargestellte Position einnehmen. Nun werden im Siebdruckverfahren die Elektrodenteile 2 b auf den ersten Oberflächen 1 b, die sich an den Endflächen 1 a an­ schließen, aufgetragen. Anschließend werden die elek­ tronischen Bauelemente 1 derartig über den Hohlräumen 13 gedreht, daß die zweiten Oberflächen 1 c nach oben zeigen und auf diesen im Siebdruckverfahren die Elektrodenteile 2 c ausgebildet werden konnen.

Aus der Fig. 13 ist ein zweites Verfahren entnehmbar, bei dem die elektronischen Bauelemente 1 aufrecht ste­ hend zwischen den beiden Klemmen 15 angeordnet sind. Ähnlich wie bei dem ersten Verfahren werden auf den Endflächen 1 a der elektronischen Bauelemente 1 im Sieb­ druckverfahren die Elektrodenteile 2 a hergestellt. Darauffolgend wird wiederum der Halter 12 verwendet zur Ausbildung der Elektrodenteile 2 b und 2 c auf den ent­ sprechenden Oberflächen 1 b und 1 c.

Die beiden Verfahren unterscheiden sich lediglich in der Ausbildung der jeweiligen Elektrodenteile 2 a.

Bei dem ersten Verfahren können, wie in Fig. 14 darge­ stellt, Teile von der die Elektroden bildenden Paste 2 d an oberen Kanten an einem Hohlraum 11 begrenzenden Wan­ dungen während des Siebdruckverfahrens hängenbleiben. Diese, die Elektroden bildenden Paste oder Elektroden­ paste 2 d kann in den Hohlraum 11 durch zwischen den elektronischen Bauelementen 1 und den Hohlraumwandungen vorhandenen Freiräumen eindringen und dadurch das elek­ tronische Bauelement 1 verunreinigen. Des weiteren kann ein für das Siebdruckverfahren verwendetes Sieb gedehnt oder gar beschädigt werden, wenn die in den Hohlräumen 11 (siehe Fig. 10) gehalterten elektronischen Bauele­ mente 1 ungleichmäßig lang aus den Hohlräumen 11 her­ ausragen.

Andererseits kann bei dem zweiten Verfahren die Elek­ trodenpaste durch Kapillarwirkung in zwischen den eng angeordneten Bauelementen 1 vorhandenen Freiräumen ein­ dringen. Dadurch können die Bauelemente 1 mit Elektro­ denpaste verunreinigt werden. Um dies zu vermeiden, ist in die zwischen den Bauelementen 1 vorhandenen Freiräume Zwischenlagen 14 aus Papier oder ähnlichen Materialien einzufügen (siehe Fig. 15). Dieses Einbringen der Zwischenlagen 14 benötigt zusätzliche Zeit. Des weiteren kann bei diesem zweiten Verfahren das verwendete Sieb, ähnlich wie bei dem ersten Verfahren, gedehnt oder zerstört werden.

Die beiden Verfahren weisen folgende Nachteile auf:

• - Falls eine Endfläche 1 a eines Bauelements 1 abgerundet ist (siehe Fig. 16), weist die aufgebrachte Elektro­ denpaste 2 e in Richtung der Dicke des elektronischen Bauelements 1 eine unterschiedliche Stärke auf.
• - Des weiteren müssen die Elektrodenteile 2 a, 2 b und 2 c der Elektroden 2 in aufeinanderfolgenden, unter­ schiedlichen Arbeitsschritten hergestellt werden.

Um diese Arbeitsschritte auszuführen, ist es notwendig, die elektronischen Bauelemente 1 aus dem Halter 10 oder dem Klemmhalter 15 in den Halter 12 zu überführen und über dem Halter 12 auch noch zu wenden, wobei nach jedem Verfahrensschritt zur Herstellung der jeweiligen Elek­ trodenteile 2 a, 2 b und 2 c ein Trocknungsvorgang durch­ geführt werden muß.

Jede Elektrode 2 wird durch separate Druckvorgänge für die Elektrodenteile 2 a, 2 b und 2 c gebildet, so daß es, wie in Fig. 17 dargestellt, vorkommen kann, daß die einzelnen Elektrodenteile 2 a, 2 b und 2 c nicht miteinan­ der fluchten. Derartige Abweichungen können noch ver­ stärkt werden, falls das verwendete Sieb gedehnt oder gar beschädigt ist. Diese Fehler des Siebs können auch nach einer langen Verwendungszeit auftreten.

Während des Siebdruckverfahrens wird die Elektrodenpaste der Umgebungsluft ausgesetzt, so daß sich ihre Viskosi­ tät aufgrund von verdampfenden Lösungsmitteln uner­ wünscht ändern kann. Eine derartige Viskositätsänderung der Paste führt zu einer Dickenänderung einer gedruckten Pastenschicht. Dadurch kann sich die Dicke des Pasten­ films während des Siebdruckvorgangs ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode an einem elektronischen Bauteil anzugeben, die mit tech­ nisch einfachen Mitteln eine fehlerfreie Produktion ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist verfah­ rensseitig im Patentanspruch 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung im Patentanspruch 6 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die mit Elektroden zu versehenden Bauelemente über eine ge­ schlitzte Platte gebracht, deren Schlitze eine Breite aufweisen, die der jeweiligen Breite der Elektroden entspricht. Anschließend durchdringt die Elektrodenpaste die Schlitze und legt sich um die elektronischen Bau­ elemente. Dabei ist die geschlitzte Platte oberhalb eines mit Elektrodenpaste gefüllten Behälters angeord­ net. Das elektronische Bauelement ist oberhalb der ge­ schlitzten Platte derart angeordnet, daß die mit der Elektrode zu versehende Oberfläche sich über einen Schlitz erstreckt. Bevor oder nachdem das elektronische Bauelement in die Nähe der geschlitzten Platte gebracht worden ist, durchdringt die Elektrodenpaste die Schlitze bis zu einer Höhe, daß sie die mit einer Elektrode zu versehende Oberfläche erreichen kann. Die Elektroden­ paste wird also durch die Schlitze getrieben und auf die jeweiligen, mit Elektroden zu versehenden Oberflächen aufgetragen.

Ferner ist es möglich, den Pegel der Elektrodenpaste derart anzuheben, daß nicht nur die Endfläche eines elektronischen Bauelements, sondern auch die beiden daran sich anschließenden Oberflächen mit Elektroden­ paste versehen werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist den folgenden Aufbau auf:

• - einen nach oben offenen Behälter für Elektrodenpaste,
• - eine geschlitzte Platte, die den Behälter abdeckt,
• - eine Einrichtung zur Erhöhung des Behälter-Innen­ drucks, so daß der Behälter-Innendruck höher ist als der Umgebungsdruck, wodurch die Elektrodenpaste durch die Schlitze getrieben wird.

Erfindungsgemäß wird die Elektrodenpaste auf einen Pegel gebracht, so daß die mit den Elektroden zu versehenden Oberflächen mit Elektrodenpaste benetzt werden können. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig alle Oberflächen des elektronischen Bauelements mit Elektrodenpaste zu versehen. Des weiteren ist es ebenfalls möglich, selbst bei abgerundeten elektronischen Bauelementen eine Elek­ trode mit im wesentlichen einheitlicher Dicke auf der gerundeten Endfläche auszubilden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Abmessungen der Elektroden mit größerer Präzision herzustellen. So ist es z.B. möglich, verglichen mit dem Siebdruckverfahren, kleinere und schmalere Elektroden herzustellen durch Verringerung der Schlitzbreite und gleichzeitiger Erhö­ hung der Viskosität der Elektrodenpaste.

Da die Elektrodenpaste in einem mit der geschlitzten Platte abgedeckten Behälter vorhanden ist, ist eine Veränderung der Viskosität durch Verdampfen von Lö­ sungsmittel weitestgehend ausgeschlossen. Folglich ist es möglich, die mit der Zeit auftretende Dickenänderung der Elektrodenpaste zu reduzieren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsfor­ men und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2, 3 und 4 mittels der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung durchgeführte Verfah­ rensschritte zur Herstellung der Elektroden;

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Teils eines elektronischen Bauelements 1 mit gemäß den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Verfahrens­ schritten hergestellte Elektroden;

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung, wie die auf der Oberfläche der geschlitzten Platte ver­ bliebende Elektrodenpaste beseitigt werden kann;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung eine ge­ schlitzte Platte einer weiteren Ausführungs­ form;

Fig. 9 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines elektronischen Bauelements mit Elektro­ den, die mit einem bekannten Verfahren herge­ stellt wurden;

Fig. 10 in perspektivischer und teilweise geschnitte­ ner Darstellung einen Halter, der bei einem ersten bekannten Verfahren zur Herstellung von Elektroden verwendet wird;

Fig. 11 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Halter, der bei dem bekannten Verfahren nach dem in Fig. 10 dargestellten Halter verwendet wird;

Fig. 12 einen Querschnitt des in Fig. 11 dargestell­ ten Halters mit in Hohlräumen enthaltenen elektronischen Bauelementen;

Fig. 13 die Vorderansicht einer Anordnung aus elek­ tronischen Bauelementen und Klemmen, die zur Durchführung eines zweiten bekannten Verfah­ rens verwendet wird;

Fig. 14 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt eines Teils des in Fig. 10 dargestellten Halters zur Darstellung eines Nachteils des ersten bekannten Verfahrens;

Fig. 15 die Anordnung nach Fig. 13 mit zwischen den einzelnen Bauelementen eingeschobenen Zwi­ schenlagen;

Fig. 16 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil eines elektronischen Bauelements mit abgerundeter Kante zur Darstellung eines Nachteils der beiden bekannten Verfahren; und

Fig. 17 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines elektronischen Bauelements mit nicht fluchtenden Elektrodenteilen zur Darstellung eines weiteren Nachteils der beiden bekannten Verfahren.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden an einem elektronischen Bauelement dargestellt. Diese Vorrichtung enthält eine geschlitzte Platte 3 mit Schlitzen 3 a, die mit vorbe­ stimmter Breite und in regelmäßiger Teilung in ent­ sprechender Anzahl an den Orten angeordnet sind, an denen die Elektroden der elektronischen Bauelemente aufgetragen werden sollen. Ein mit Elektrodenpaste 2 f gefüllter Behälter 4 ist auf seiner Oberseite mit der geschlitzten Platte 3 abgedeckt und an einer seiner Seiten mit einer Druckeinrichtung 5 verbunden. Eine Druckplatte 5 a der Druckeinrichtung 5 wird abwärts ge­ drückt, um die Elektrodenpaste 2 f zusammenzudrücken und dadurch Teile der Elektrodenpaste 2 f durch die Schlitze 3 a herauszutreiben. Die Verbindung zwischen der ge­ schlitzten Platte 3 und dem Behälter 4 ist so abgedich­ tet, daß keine Elektrodenpaste 2 f austreten kann.

Nachdem ein vorgeschriebener Vorbereitungsschritt been­ det ist, beispielsweise die Elektrodenpaste 2 f auf eine bestimmte Temperatur bringen, wird ein elektronisches Bauelement 1 mittels einem nicht gezeigten Halter oder ähnlichem aufrecht auf oder über der geschlitzten Platte 3 angeordnet, so daß sich die mit Elektroden zu ver­ sehende Endfläche 1 a des elektronischen Bauelements 1 über die Schlitze 3 a (siehe Fig. 2) erstreckt.

Anschließend wird die Druckeinrichtung 5 betätigt, um ein gewünschtes Volumen Elektrodenpaste 2 f durch die Schlitze 3 a zu drücken, was in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise werden die Endflächen 1 a und die sich daran anschließenden Oberflächen 1 b und 1 c des Bauele­ ments 1 mit Elektrodenpaste 2 f versehen.

Darauf wird die auf der geschlitzten Platte 3 verblie­ bene Elektrodenpaste 2 f in den Behälter 4 zurückgebracht und das elektronische Bauelement 1, wie in Fig. 4 dar­ gestellt, angehoben. Auf diese Weise werden die bandar­ tigen und u-förmigen Elektroden 2 in einem Arbeitsgang auf den End- bzw. Oberflächen 1 a, 1 b und 1 c der elek­ tronischen Bauelemente aufgetragen, was in Fig. 5 dar­ gestellt ist. Das elektronische Bauelement 1 kann, bevor die Teile der Elektrodenpaste 2 f wieder in den Behälter 4 zurückgekehrt ist, angehoben werden.

Anschließend werden die auf der Außenoberfläche der geschlitzten Platte 3 anhängenden Teile der Elektroden­ paste 2 f mittels eines Schabers 6, der beispielsweise keilförmige ausgebildet sein kann, abgekratzt (siehe Fig. 6). Dieser Verfahrensschritt ist allerdings nur notwendig, wenn Elektrodenpaste 2 f auf der Außenober­ fläche der geschlitzten Platte 3 vorhanden ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die in den Schlitzen 3 a ver­ bleibende Elektrodenpaste 2 f die elektronischen Bauele­ mente 1 nicht verunreinigt.

Darauffolgend wird dieses Verfahren für ein nächstes elektronisches Bauelement durchgeführt.

Obwohl in dem beschriebenen Verfahren das elektronische Bauelement 1 erst auf bzw. über die geschlitzte Platte 3 gebracht wird und erst anschließend die Elektrodenpaste 2 f durch die Schlitze 3 a gedrückt wird, ist es möglich, erst den Pegel der Elektrodenpaste 2 f anzuheben und anschließend das elektronische Bauelement 1 in diesen Pegel einzutauchen, um die Elektroden 2 zu bilden.

Während in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Druckeinrichtung 5 seitlich vom Behälter 4 angeord­ net ist, um die Elektrodenpaste 2 f durch die Schlitze 3 a nach oben auszupressen, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So kann z.B. der Behälter 4 in einer Vakuumkammer 7 (siehe Fig. 7) angeordnet sein. Eine Seite des Behälters 4 ist dabei über eine Röhre 8 mit der Umgebung der Vakuumkammer 7 verbunden. Das Innere der Vakuumkammer 7 wird mittels einer nicht dargestell­ ten Vakuumpumpe oder ähnlichem in Richtung des Pfeiles 16 dekomprimiert, wodurch Elektrodenpaste 2 f durch die Schlitze 3 a der Platte 3 in Richtung der Pfeile 17 her­ ausgesaugt wird.

Alternativ ist es auch möglich, die geschlitzte Platte 3 mit Seitenplatten 9 zu umgeben, um über die Außenober­ fläche der geschlitzten Platte 3 hinausreichende obere Kanten (siehe Fig. 8) zu schaffen, und diese geschlit­ zte Platte 3 so weit in die Elektrodenpaste einzutau­ chen, daß die Elektrodenpaste die Randkanten der Seitenplatten 9 nicht übersteigt. Anschließend wird die Elektrodenpaste auf eine konstante Höhe über den Schlitzen 3 a gebracht, wodurch die Elektroden an den elektronischen Bauelementen angebracht werden.

Obwohl das elektronische Bauelement 1 der oben be­ schriebenen Ausführungsform direkt auf der geschlitzten Platte 3 angeordnet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So kann z.B. eine elastische Folie oder ein Blatt auf der Außenoberfläche der geschlitzten Platte 3 angebracht sein zur Verbesserung des Kontakts des elek­ tronischen Bauelements 1 mit der geschlitzten Platte 3. Dadurch ist es möglich, das Ausbreiten von Elektroden­ paste, die während des Verfahrensschritts auf dem elek­ tronischen Bauelement aufgetragen wurde, zu unterdrücken, wodurch die Verunreinigung der geschlitz­ ten Platte 3 verhindert wird. Mit den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können eine große Anzahl elektronischer Bauelemente 1 zum Anformen der Elektroden gleichzeitig auf der geschlitzten Platte 3 angeordnet sein.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen hat das elektronische Bauelement 1 eine flache Endfläche 1 a und sich daran anschließende Oberflächen 1 b und 1 c, wie in Fig. 5 dargestellt ist, und die jeweiligen Elektroden 2 umschlingen U-förmig die Endfläche 1 a und erstrecken sich auf die jeweilige Oberfläche 1 b und 1 c.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren ist es allerdings auch möglich, nur an den Endflächen 1 a Elektroden auf­ zutragen.

Des weiteren ist es möglich, Elektroden auf abgerundeten Endflächen 1 a von elektronischen Bauelementen 1 aufzu­ formen (siehe Fig. 16).

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden an einem elektronischen Bauelement, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

• - Anordnen eines elektronischen Bauelements (1) über eine mit mehreren Schlitzen (3 a) versehenen, einen mit Elektrodenpaste (2 f) gefüllten Behälter (4) abdeckende Platte (3) derart, daß die mit Elektroden (2) zu versehenden End- (1 a) bzw. Oberflächen (1 b, 1 c) mit den Schlitzen (3 a) kor­ respondieren,
• - Anheben des Pegels der Elektrodenpaste (2 f) bis zu einer Höhe, die ausreicht, die mit Elektroden (2) zu versehenden Bereiche des elektronischen Bauelements (1) mit Elektrodenpaste (2 f) zu be­ netzen,
• - Absenken des Pegels der Elektrodenpaste (2 f) und
• - Beseitigen von Pastenrückständen auf der ge­ schlitzten Platte (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben des Pegels mittels eines im mit Elektrodenpaste (2 f) gefüllten Behälter (4) aufgebautem Drucks durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben des Pegels mittels eines außerhalb des Behälters (4) vorhandenen Unterdrucks oder Vakuums bewirkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel der Elektrodenpaste (2 f) vor dem Anordnen der elektronischen Bauelemente (1) ange­ hoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben des Pegels der Elektrodenpaste (2 f) gleichzeitig mit dem Anordnen der elektronischen Bauelemente (1) durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden an einem elektronischen Bauelement mit einem Behälter für Elektrodenpaste, gekennzeichnet durch

• - eine mit Schlitzen (3 a) versehene Platte (3), die den Behälter (4) abdeckt und deren Schlitze (3 a) eine Breite aufweisen, die der Breite der herzu­ stellenden Elektroden (2) entspricht und durch
• - eine Einrichtung zum Anheben des Pegels der Elektrodenpaste (2 f) .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung eine Druckplatte (5 a) aufweist zur Beauf­ schlagung der im Behälter (4) enthaltenen Elektrodenpaste (2 f) mit einem Überdruck.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung eine Saugpumpe ist zum Aufbauen eines Unterdrucks oder Vakuums außerhalb des Behälters (4).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Platte (3) eine wannen­ bildende Wandung (9) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Platte (3) mit einer elasti­ schen Folie abgedeckt ist, die den Schlitzen (3 a) entsprechende Einschnitte aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Schaber (9) zur Beseitigung von auf der Platte (3) vorhandenen Pastenrückständen.