DE4143217A1 - Chipwiderstand und chip-leiterbahnbruecke in duennschichttechnik und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Chipwiderstand und eine Chip-Leiterbahnbrücke in Dünnschichttechnik gemäß Oberbe­ griff der Ansprüche 1 und 4 und Verfahren zu deren Herstel­ lung, wie sie in der gesamten elektronischen Gerätetechnik Verwendung finden.

Im Rahmen der Aufsetztechnik oberflächenmontierbarer elek­ tronischer Bauelemente (SMT) erlangen Chipwiderstände eine zunehmende Bedeutung. Diese wurden bisher fast ausschließ­ lich in Schichttechniken unter Verwendung keramischer Sub­ strate hergestellt. Ein Vorschlag zur Verwendung von plätt­ chenförmigen Kunststoffträgern mit aufgedampften oder auf­ gesputterten Widerstandsschichten wurde in der DE-OS 30 27 159 gemacht. Es handelt sich hier um die Anwendung einer diskontinuierlichen Verfahrensweise unter Verwendung eines duroplastischen Materials auf der Basis von glasfaserver­ stärkten Epoxiden als streifenförmiges Substratmaterial mit einer Sequenz bis zu 100 Stück pro Streifen. Bis auf geräte­ spezifische Abwandlungen kann die Produktionsführung organi­ satorisch mit den Methoden der Dickschichttechnik verglichen werden, die grundsätzlich auf den Einsatz von Sprödwerkstof­ fen auf der Basis von Keramiken, Oxidkeramiken, Glaskerami­ ken und Einkristallen (Spinell, Korund, Saphir, Silizium) beruhen.

Hieraus ergibt sich, daß eine kontinuierliche Produktions­ weise nicht möglich ist. Die geometrische Endlichkeit der Substrate (30×50 bis 60×100 mm) hat immer eine Chargen­ technologie bei der Herstellung der Vorderseitengrundkontak­ te und Widerstandsschichten (Substrate) und der Kantenmetal­ lisierung (Streifen) zur Folge, bevor letztendlich die Chip- Widerstandsgeometrie aus dem Streifen desintegriert wird.

Die Verwendung einer organischen Polyimidfolie als Substrat­ material für Chipwiderstände wurde in den Schriften DE-OS 30 23 133, 32 01 434 und 30 27 122 beschrieben.

So beschreibt die DE-OS 30 23 133 einen Chipwiderstand, dessen Widerstandsschicht mit darüber liegender Kontakt­ schicht durch Bedampfungsprozesse hergestellt werden. Die Widerstandschicht wird durch eine Polyimidfolie mit Durch­ brüchen geschützt. Über diese Durchbrüche erfolgt eine galvanische Verstärkung der Kontaktschicht, um eine Einsei­ tenlötung des Chips zur Platinenmontage zu gewährleisten. Nach der Anwendung einer Photoätztechnik werden Strukturie­ rungen der Kontakt- und Widerstandsschichten vorgenommen. Die Widerstandsfolie kann im Bereich der Kontaktschichten um 180° zueinander geklappt werden, so daß eine Möglichkeit zur Lötmontage auch der Zweitseite des Chips erreicht wird. Um den Rand gehende Kontaktierungen sind nach dieser Methode nicht herstellbar.

Eine hiervon abgewandelte Technologie beschreibt die DE-OS 32 01 434 in der Form, daß die schützende Polyimidfolie durch eine ausgehärtete Lackschicht gleicher Dicke ersetzt wird. Auf eine Zweiseitenmontage durch geeignete technologi­ sche Maßnahmen wird bei diesem Vorschlag verzichtet.

Die in der DE-OS 30 27 122 aufgeführten Vorschläge zur Chipwiderstandsherstellung vermitteln diesem um den Rand gehende Kontakte, indem eine Klappung der einseitig ganz mit einer Widerstandsschicht und einer darüberliegenden, ver­ stärkenden Kontaktschicht metallisierten Folie um 180° und eine Klebefixierung der Ränder um einen Träger bestimmter Länge bewirkt wird. Die geklappten Folienränder werden hierbei in einem Abstand voneinander gehalten. Diese Wider­ standsanordnung kann auch ohne Träger nach Umklappung der Ränder mit sich selbst verklebt werden, wobei auf die Ab­ standshaltung der geklappten Ränder zu achten ist. Danach wird die Widerstandsschicht im nicht geklappten, mittigen Bereich mindestens teilweise freigelegt, um mit einer LASER- Vorrichtung auf gewünschte Widerstandswerte abgleichen zu können, bevor ein Schutzlack aufgetragen wird. In der Aus­ führungsform ohne Träger ist der Mittelteil, der zudem durch die Abgleich-Mäander bereits geschwächt ist, in der Zone zwischen den beabstandeten Folienrändern sehr bruchanfällig und nur an der Oberseite durch die Lackschicht geschützt. Derartig hergestellte Chipwiderstände können nach Vereinze­ lung in Magazinen gestapelt oder gegurtet werden. Wird keine Vereinzelung vorgenommen und werden die Chipwiderstände am streifenförmigen Träger belassen, so werden die Trennstellen zunächst perforiert und erst beim Bestücken der Leiterplatte durch den Bestückungsautomaten getrennt. Der plättchenförmi­ ge Träger ist Teil eines stranggepreßten oder aus einer Platte geschnittenen Kunststoff-, Hartpapier- oder Metall­ streifens, der nicht nur als Träger, sondern in der Ferti­ gung quasi als Montageband dient, das in einzelne Chipwider­ stände zerteilt wird. Hieraus ist ersichtlich, daß durch die beschriebene Längenbegrenzung der Träger nur ein kapazitiver Vergleich mit Stapelmagazinen gegeben ist.

Die letztgenannten Beispiele mit organischen Folien als Substratmaterial sind gekennzeichnet von vielen unterschied­ lichen technologischen Verfahren. Angewendet werden die Photoätztechnik, Klebetechnik, Galvanotechnik, Trägermonta­ getechnik, Lacktechnik und LASER-Techniken, um an einem Einzelband Chipwiderstände herstellen zu können. Die Durch­ führung einer kontinuierlichen Produktion ist bereits bei der Trägerumklebung mit der Substratfolie nicht mehr gege­ ben, weshalb die Grundlage für eine Massenfertigung begrenzt bleibt. Darüber hinaus besteht mit der Anwendung der be­ schriebenen technologischen Verfahren kaum die Möglichkeit, Kontaminationen des Schichtsystems, z. B. mit ionogenen Stoffen, zu vermeiden.

Die Anwendung von LASER-Bearbeitungsverfahren zur Sublimati­ on metallischer Schichten von organischen Folien in einer Serienproduktion erfordert einen alternierenden Produktions­ fluß und muß bezüglich der erzielbaren Qualitätsparameter als kritisch betrachtet werden.

Insgesamt muß eingeschätzt werden, daß zur Herstellung hochqualitativer Chipwiderstände nur hochwertige Grundmate­ rialien und unterschiedliche kostenaufwendige Technologien mit hohen Arbeitszeitfonds eingesetzt werden können. Darüber hinaus ist es bisher unvermeidlich, daß technologisch be­ dingte Kontaminationen der Dünnschichtphasen eintreten, die in erster Linie Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsverhalten beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Chipwider­ stand sowie eine Chipleiterbahnbrücke genannter Gattung sowie Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die nach kontinuierlichen Verfahren herstellbar sind und deren Her­ stellung keine Hilfsmaterialien und Hilfsarbeitsgänge erfor­ dern, keine Umweltbelastung durch chemische Abprodukte bewirken und infolge weniger Arbeitsgänge mit eingeschränk­ tem technologischen Einsatz eine hohe Fertigungsökonomie bedingen.

Diese Aufgabe wird durch einen Chipwiderstand mit den Merk­ malen des Anspruchs 1, eine Chipleiterbahnbrücke mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und durch Verfahren mit jeweils den Merkmalen der Ansprüche 7, 8, 9 oder 10 gelöst.

Demgemäß sind bei dem erfindungsgemäßen Chipwiderstand die Folienenden mechanisch schlüssig, also sich gegenseitig kontaktierend, auf der Folienrückseite angeordnet, wobei die Widerstandsschicht nur geringfügig die beiden Kontaktschich­ ten überlappt, schmale Überlappungszonen bildend und die Kontaktschichten die Faltkanten der Folie nach oben und unten ungefähr gleich weit umgreifen.

Von Vorteil ist, wenn die Isolierschicht breiter als die Widerstandsschicht ist, jedoch den Anschlußbereich freiläßt. Dabei kann die Isolierschicht aus einer auf der Widerstands­ schicht aufgebrachten, dichten Oxidschicht und einer darauf angeordneten, organischen Resistfolie bestehen.

Lösungsgemäß ist bei der erfindungsgemäßen Chipleiterbahn­ brücke die einseitig mit einer Kontaktschicht versehene Folie beidseitig so um 180° gefaltet, daß die Kontakt­ schicht/-bahn um die beiden Faltkanten greift, während die Folienenden mechanisch schlüssig, sich berührend, auf der Folienrückseite angeordnet sind und entlang der Folienenden eine kontaktmaterialfreie Zone vorhanden ist. Zudem ist die ungefaltene, obere Folienseite von einer Isolationsschicht/Resist­ folie derart bedeckt, daß nur die um die Ränder grei­ fende Metallphase/Anschlußbereich frei ist. Dabei kann die gesamte Kontaktbahn oder nur der Anschlußbereich mit einer Zinnschicht bedeckt sein.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Chipwiderstands wird ein bandförmiges, in erwärmtem Zustand verformbares Polymermaterial als Substrat mit zwei zueinan­ der und zu den Substratenden beabstandeten Kontaktstreifen besputtert und mittig der Kontaktstreifen in deren Längs­ richtung so gefaltet, daß die Bandkanten mechanisch schlüs­ sig, einander berührend, auf der Rückseite des Bandes lie­ gen. Danach wird auf die kontaktmaterialfreie Zone auf der Bandoberfläche eine Widerstandsschicht aufgebracht, die die die Randzonen der Kontaktstreifen nur geringfügig überlappt, wonach zur Erzeugung einzelner Chip-Widerstandsflächen Quer- Trennschnitte und gleichzeitig ein Widerstandsabgleich eingebracht. Schließlich wird eine die Widerstandsschicht überdeckende Isolationsschicht, die vorzugsweise aus einer direkt auf die Widerstandssschicht aufgebrachten Oxidschicht und einer darüber aufgetragenen Resistfolie besteht.

Erfindungsgemäß kann der Chipwiderstand auch mit sehr hoher Produktivität derart hergestellt werden, daß ein breites Substratfolienband mit mehreren parallel in Bandlängsrich­ tung sich erstreckenden und zueinander in konstantem Abstand befindlichen Kontaktstreifen und mit Widerstandsstreifen, die jeweils zwischen einem Kontaktstreifenpaar angeordnet sind, versehen wird. Eine Trennung in Chip-Widerstandsflä­ chen mit gleichzeitigem Abgleich wird durchgeführt und danach werden Isolationsstreifen über den Widerstandsstrei­ fen aufgetragen. Schließlich wird die Folie in Längsrichtung in einzelne Widerstandsbahnen aufgetrennt, wonach die Fal­ tungs- und Fixierprozesse an den separierten Einzelbändern durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der Chipleiterbrüc­ ken in Einzel- bzw. Singleband- oder Simultan-Bandstruktur- Weise, ähnlich wie bei den Chipwiderständen, nur daß statt dem paarweisen Auftrag von Kontaktstreifen nur eine Kontakt­ bahn je Band aufgetragen und darüber nur eine Resistfolie aufgebracht wird.

Dabei wird als Substratmaterial eine thermisch umformbare und gegebenenfalls rekristallisierbare organische Polymerma­ terial-Folie verwendet, die geeignet ist, den thermischen Wirkungen des Produktionsprozesses zu widerstehen und die eine ausreichende Temperatur- und Wärmeformbeständigkeit aufweist, um Lötprozesse und übliche thermische Dauerbela­ stungen als Widerstandsbauelement zu ertragen. Wie im fol­ genden dargelegt wird, werden alle Arbeitsgänge, die zu fertigen Widerstandsstrukuren führen, vorzugsweise auf der Basis der Hochvakuumtechnik (Schichtensputtern, Elektronen­ strahlbearbeitung) durchgeführt.

Der erfindungsgemäße Chipwiderstand und die erfindungsgemäße Chipleiterbahnbrücke sowie deren erfindungsgemäße Herste­ lungsverfahren werden nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Chipwiderstand,

Fig. 2 bis 6 eine Draufsicht auf fünf aufeinanderfolgende Stadien bei der Herstellung des Chipwiderstands nach Fig. 1, in Singlebändern,

Fig. 2 das Folienband als Substrat,

Fig. 3 das Folienband nach Fig. 2, mit aufgesputterten Kontaktstreifen,

Fig. 4 das Folienband wie in Fig. 3, mit eingefalteten Bandrändern,

Fig. 5 das Folienband wie in Fig. 4, mit aufgesputter­ ter Widerstandsschicht,

Fig. 6 das Folienband wie in Fig. 5, mit eingebrachten Trennschnitten und Abgleichs-Mäandern,

Fig. 7 ein Stadium wie in Fig. 3, mit Kontaktstreifen, die seitliche Schlitze aufweisen,

Fig. 8 ein Stadium wie in Fig. 3, mit durchgehenden Trennschlitzen in den Kontaktstreifen,

Fig. 9 und 10 zwei Stadien bei der Herstellung des Chipwi­ derstandes über eine simultane Bandstruktur,

Fig. 9 ein breites Folienband, mit mehreren parallelen Kontaktstreifen-Paaren,

Fig. 10 ein Folienband wie in Fig. 9, mit aufgebrachten Widerstandsstreifen,

Fig. 11 einen Schnitt durch eine Chipleiterbahnbrücke,

Fig. 12 und 13 eine Draufsicht auf zwei Stadien des Her­ stellungsverfahrens in Singlebändern der Chip­ leiterbahnbrücke nach Fig. 11,

Fig. 12 ein Folienband mit aufgesputterter Kontaktbahn, und

Fig. 13 das Folienband wie in Fig. 12, mit eingefalte­ nen Bahnrändern und teilweise aufgetragener Resistfolie.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der erfindungsgemäße Chipwiderstand aus einer Polyimidfolie 1 als Substrat, die derart doppelgefaltet und in sich verklebt ist, daß ihre beiden Kanten/Enden 3 mechanisch schlüssig, sich stirnseitig berührend, angeordnet sind, seitliche Faltkanten 4 bildend. Um diese Faltkanten 4 im wesentlichen gleichweit herumführend sind auf der Folie 1 je ein Kontakt­ streifen 2 angeordnet und zwar derart, daß auf der Ober- und Unterseite der gefaltenen/gedoppelten Folie jeweils eine kontaktmaterialfreie Zone vorhanden ist.

Auf der Oberseite der Folie 1 ist eine Widerstandsschicht 5 in diese Abstands- bzw. freie Zone so aufgebracht, daß sie nur sehr geringfügig die anliegenden Ränder der Kontakt­ streifen 2 überlappen, zwei Überlappungszonen 7 bildend.

Die Widerstandsschicht ist von einer Isolierschicht über­ deckt, die sich nur geringfügig auf nebenliegende schmale Zonen der Kontaktstreifen erstreckt. so daß die Kontakt- bzw. Anschlußflächen frei bleiben.

Wie aus Fig. 2 bis 8 ersichtlich ist, wird bei der Herstel­ lung von Chipwiderständen in Singlebändern als polymeres Grundmaterial (Substrat) eine thermisch umformbare Folie von hoher Wärmeformbeständigkeit verwendet und zu einer Folienband-Breite 18 geschnitten, die etwa der doppelten Chipwiderstandslänge entspricht (Fig. 2). Je nach verwende­ tem Folientyp ist gegebenenfalls die Oberflächenseite vorzu­ behandeln, auf der Metallbeschichtungen mittels Sputtern erfolgen. Diese Vorbehandlung verfolgt ausschließlich den Zweck, die erforderlichen Haftfestigkeiten zu vermitteln. Das kann durch eine Oberflächenbeschichtung mit einem spezi­ ellen organischen Material ("primer") oder durch eine Ober­ flächenveränderung vermittels Plasma- oder Ionenstrahlätzung erfolgen. Außerdem kann die Haftfestigkeit dünner Schichten durch die geeignete Wahl der Sputterparameter beeinflußt werden.

Zweckmäßig wird die erfindungsgemäße Folientechnologie von Rolle zu Rolle durchgeführt, wobei z. B. der erste Sputter­ prozeß zur Erzeugung einer streifenförmigen Metallisierung 2 gemäß Fig. 3 dient. Dabei werden zwei in einem Abstand 8 zueinander liegende Kontaktstreifen 2 aufgebracht. Als Metallphase wird Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet. Auf die Möglichkeit einer sequentiellen Nachbeschichtung mit einem edleren Buntmetall oder Edelmetall wird hingewiesen, wenn für spezielle Anwendungsfälle die Forderung nach exak­ testen Bauelementkontaktierungen besteht.

Das streifenförmig metallisierte Folienband 11 wird mit einer Vorrichtung in der Wärme derartig um jeweils 180° in der Mitte der beiden Längsmetallisierungen bzw. Kontakt­ streifen gefaltet, jeweils Faltkanten 4 bildend, daß die Folienbandenden 3 mechanisch schlüssig und aneinanderliegend auf der gefalteten Bandseite (Rückseite) angeordnet sind. Die Längsmetallisierungen (Kontaktstreifen 2) sind dann geometrisch derart umgebildet, daß sie zwei um die Ränder/Faltkanten 4 greifende Leitphasen gemäß Fig. 1 und 4 bis 6 bilden.

Diesem Faltprozeß fügt sich unter mechanischer Führung der umgeformten Folie eine Kalandrierung bei erhöhter Tempera­ tureinwirkung an, um eine thermische Formbeständigkeit zu erreichen. Bei der Verwendung einer partiell rekristallisie­ renden Thermoplastfolie kann diese Wärmeformbeständigkeit direkt erzielt werden. Bei Folienwerkstoffen mit einem geometrischen Memoire ist die Anwendung eines faltseitig aufgebrachten Schmelzadhesives geboten. Weiterhin kann eine Oberflächenverschweißung durch eine Thermokompressionsein­ wirkung eine dauerhafte Fixierung gewährleisten, wenn ein entsprechendes Folienmaterial eingesetzt wird.

Ebenfalls in kontinuierlichem Verfahren wird eine Sputterbe­ schichtung mit Widerstandsmaterialien ganzflächig auf der ungefalteten Kontaktfolien-Oberseite gemäß Fig. 5 vorgenom­ men, eine Widerstandsschicht 5 bildend. Diese Widerstands­ schicht 5 muß die beidseitigen Kontaktstreifen 2 zu ca. 25% überlappen und sperrschichtfrei ausgeführt werden.

Der Widerstandsabgleich der Widerstandsschicht 5 am prak­ tisch endlosen Band erfolgt kontinuierlich mit dem Elektro­ nenstrahlbearbeitungsverfahren und geregelter Mitführung des Abgleichmediums zur Bandgeschwindigkeit. Hierbei werden gemäß Fig. 6 im Hochvakuum die Widerstandsflächen (der einzelnen Chipwiderstände) mit jeweils einem Doppelschnitt 9 durch die Widerstands- und Kontaktschichten getrennt. Die Möglichkeit des notwendigen Widerstands-Einzelabgleichs jeder Chipstruktur, z. B. in Mäanderform 10 ist damit gege­ ben.

Die Hermetisierung der Widerstandsschicht durch eine Isola­ tionsschicht 6 erfolgt in zwei Teilschritten. Zuerst wird mit Hilfe der Magnetronsputtertechnik eine oxidische Phase ganzflächig in der Art abgeschieden, daß die Kontaktflächen bis auf vernachlässigbare Überlappungen unbedeckt bleiben. Danach wird unter Vermeidung weiterer Hochvakuumsprozesse eine Resistfolie mit Schmelzklebeauftrag nur an diese Oxid­ phase im kontinuierlichen Verfahren in der Wärme aufkalan­ dert. Die Belotung der beiderseitgen Kontaktflächen wird ebenfalls kontinuierlich durchgeführt, z. B. indem das Band durch ein Belotungsbad geführt wird.

Sollte eine Einzelkennzeichnung der Chipwiderstände erfor­ derlich sein, so zeigt sich auch hier ein Vorteil der konti­ nuierlichen Verfahrensweise gegenüber den Chargentechnologi­ en. Geeignet sind hierzu das Stempelumdruckverfahren und der Tampondruck am laufenden Band. Bei der Verwendung einer geeigneten Deckfolie bietet die LASER-Beschriftung besondere Vorteile, die auch beidseitig durchgeführt werden kann.

Die in Fig. 11 dargestellte Chipleiterbahnbrücke (0-Ohm- Widerstand) besteht aus einer Folie 1, die in der gleichen Weise gefalten ist, bei dem Chipwiderstand gemäß Fig. 1. Auf der Folie 1 ist eine Kontaktbahn 12 angeordnet, die die gefaltene Folie 1 auf der gesamten Oberseite und um die Faltkanten 4 herumreichend auch einen Teil der gefalteten Unterseite bedeckt, jeweils nur einen Mittenbereich an den aneinanderreichenden Enden 3 freilasssend. An der Oberseite ist die Kontaktbahn 12 im wesentlichen mittig mit einer Isolationsschicht 6, z. B. einer Resistfolie, versehen, die jedoch die metallischen Kontaktflächen bzw. Anschlußflächen nicht bedeckt.

Nach den gleichen grundsätzlichen Verfahren wie die Chipwi­ derstände sind auch die "0-Ohm" Widerstände als Chipleiter­ banhbrücken herstellbar. Der vereinfachte technologische Herstellungsablauf wird unter Bezug auf die Zeichnungsfigu­ ren 12 und 13 näher erläutert. So wird gemäß Fig. 12 die Kontaktbahn 12 ungeteilt auf das Folienband 11 unter Verwendung von Kupfer oder einer Kupferlegierung gesputtert. Die Umformung des Folienbandes durch einen Falt- und Posi­ tionierungsprozeß wird in gleicher Weise durchgeführt, wie sie bei der Darlegung des Widerstandsherstellungsverfahrens beschrieben wurde, so daß ein beschichtetes Band gemäß Fig. 13 vorliegt. Dieses wird kontinuierlich durch ein Tauchver­ zinnungsbad geführt und anschließend in der beschriebenen Weise partiell, d. h. nur die obere Fläche, die Kontaktkan­ tenflächen freilassend, mit einer Isolationsschicht 6 bzw. einer Resistfolie beschichtet. Nach der Chipdesintegration aus dem Band stehen Leiterbrücken zur Verfügung, die beid­ seitig auf Leiterplatten montiert werden können und deren max. Widerstandswert 0,05 Ohm beträgt.

Zur Realisierung einer hohen Fertigungsökonomie und Anlagen­ ausnützung ist es zweckmäßig, das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Chipwiderständen weitestgehend in simultanen Parallelbearbeitungen anzuwenden. Gerätetech­ nisch ist es möglich, ein Folienband z. B. bis 126 mm Breite mit additiven und subtraktiven Vakuumschichtverfahren gleichartig zu bearbeiten. Es lassen sich somit gleichartige Parameter für Kontakt-, Widerstands- und Passivierungs­ schichten erzeugen. Subtraktive Elektronenstrahlbearbeitun­ gen sind in gleicher Weise anwendbar wie bei dem Single- Bandverfahren.

Für den Chipwiderstandstyp 1206, entsprechend 3 mm Länge und 1,5 mm Breite, muß eine Gesamtfolienbreite von 63 mm einge­ setzt werden, wenn eine 10fach-Anordnung über- bzw. neben­ einander angeordneter Chips simultan hergestellt werden soll.

Bereits bei dieser Simultanvariante ergibt die Kapazität einer Anlagenreihe eine Jahreskapazität von 10 Chipwider­ ständen. Funktionsgemäß ist diese Produktionsdurchführung nur mit CIM sinnvoll möglich, in der auch alle Meß-, Steue­ rungs- und Regelprozesse integriert sind.

Verfahrensgemäß wird ein breites Folienband 21 von ca. 63 mm Breite (Fig. 9 und 10) eingesetzt und kontinuierlich mit den Kontaktschichten 2 und Widerstandsschichten 5 besputtert. Die Strukturierung mit Doppelschnitten 9 durch beide Schich­ ten 2, 5 und der Widerstandsabgleich 10 werden ebenfalls kontinuierlich mit Hilfe des Elektronenstrahlverfahrens durchgeführt. Fig. 9 zeigt das Folienband 21 nach dem ersten und Fig. 10 nach dem letzten Sputterschritt. Es besteht hier eine technologische Identität zur beschriebenen Singletech­ nologie. Nach der Trennung des Simultanbandes in Singlebän­ der entlang der durch die Pfeile 25 angezeigten, unterbro­ chenen Linien, erfolgt der Faltprozeß, die geometrische Fixierung, das thermische Auftragen der schmelzadhesiven Isolier-Deckfolie und der Verzinnungsprozeß.

Nach dem gleichen simultanen Verfahren sind auch Chipleiter­ bahnbrücken herstellbar, so daß ein beschichtetes Band mit gleichsam aneinandergereihten Strukturen gemäß Fig. 9/12 vorliegt. Das getrennte und faltungsfixierte Einzelband wird kontinuierlich durch ein Tauchverzinnungsbad geführt und an­ schließend in der beschriebenen Weise partiell mit einer Resistfolie 6 beschichtet. Nach der Chipdesintegration aus dem beschichteten Folienband stehen Leiterbahnbrücken zur Verfügung, die "face up" oder "face down" auf Leiterplatten montiert werden können.

Die klar erkennbaren Vorteile der kontinuierlichen Produkti­ onsweise, die von einer Minimierung des Arbeitskräfteeinsat­ zes begleitet wird, ist zweckmäßig in eine rechnergestützte Organisation (CIM) des Fertigungsablaufes und der Qualitäts­ sicherung gebunden, wodurch auf jeglichen Belegdurchlauf verzichtet werden kann. Hierdurch ist auch die notwendige Flexibilität hinsichtlich der Produktionssteuerung auf bestimmte Bauelementezielwerte entsprechend der Marktlage zu sichern.

Ausführungsbeispiele

Als thermisch umformbare und wärmeformbeständige Polymerfo­ lien sind vor allem die folgenden Materialien als Substrat- Isolierphase für Dünnschicht-Chipwiderstände einzusetzen:
Polyetherimide,
Polyethersulfone,
Polyetheretherketone,
Polyphyenylensulfide,
Polyimide,
Polyphenylchinoxaline,
Polyphenylchinoxalinimide,
flexible Epoxidglasgewebelaminate.

Die Dicke der einzusetzenden Folie richtet sich nach der Dicke des Chipwiderstandes als Finalprodukt und beträgt hiervon 50%. Für die zumeist angewendete Type 1206 (3×1,5 mm) beträgt sie 0,25 mm.

Zur Realisierung der Chiplänge von 3,0 mm ist eine Folien­ breite von etwas mehr als der doppelten Chiplänge einzuset­ zen, nämlich 6,3 mm.

Beispiel 1 Herstellung einer Chipleiterbahnbrücke gem. Fig. 11 bis 13

Verwendet wird gemäß Fig. 12 und 13 eine Folienbahn 11 aus einem der vorstehend aufgeführten Materialien mit einer Breite 18 von 6,3 mm, auf welche eine Kontaktbahn 12 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer Breite 24 von 4,3 mm und einer Dicke von ca. 500 nm aufgesputtert werden. Dieses Folienband 11 wird mit Hilfe eines temperierten Umformschuhes in Längsrichtung beidseitig um 180° so gefal­ tet, daß die Folienenden 3 schlüssig, sich berührend, auf der gefalteten Seite angeordnet sind. Die Fixierung dieser gefalteten Bandform ist materialabhängig und wird bei der Verwendung eines Polyphenylchinoxalins durch Thermokompres­ sionsschweißen und bei der Verwendung eines Polyimids durch ein Schmelzadhesiv und Wärmekalandrierung bewirkt.

Auf das so erhaltene Folienband 11 (Fig. 13), mit um die Ränder/Faltkanten 4 gehenden Metallisierungen wird eine mit einem Schmelzadhesiv versehene Resistfolie von 2 mm Breite und ca. 20 Mikrometer Dicke im wesentlichen mittig in der Wärme aufkalandert. Hiernach wird das Folienband durch ein Tauchverzinnungsbad (ca. 240° und 2 bis 4 s Verweilzeit) ge­ führt. Für Leiterbahnbrücken, die besonders niederohmig ausgeführt werden müssen, wird erst die Tauchverzinnung der Metallphase durchgeführt und anschließend die Resistfolie aufgetragen.

Die Trennung des Bandes zu Einzelchips mit einer Breite von 1,5 mm erfolgt durch einen Schlag-/Schneidprozeß im kontinu­ ierlichen Verfahren. Grundsätzlich sind auch mechanisch zerspanende Verfahren oder optisch-fokussierende Verfahren (LASER-Trennung) anzuwenden. Zur Einsparung von Verpackungen und Montagehilfen kann diese Chipdesintegration auch direkt am Bestückungsautomaten durchgeführt werden.

Die so erhaltenen Chipleiterbahnbrücken für die automatische SMD-Bestückung sind sowohl face up als auch face down zu montieren.

Beispiel 2 Herstellung eines Chipwiderstandes gem. Fig. 1 bis 7

Verwendet wird gem. Fig. 2 eine Folie 11 aus einem der vor­ stehend genannten Materialien mit einer Breite 18 von 6,3 mm, auf welche zwei parallele Kontaktstreifen 2 mit einer Breite 19 von 1,15 mm gemäß Fig. 2 so aufgesputtert werden, daß ein mittiger Streifenabstand 8 von 2,00 mm resultiert.

Zur Vereinfachung der in der Folge notwendigen Trennung der Kontaktstreifen 2 zwecks Durchführung des Widerstandsabglei­ chens 7 sind modifizierte Streifen 16, 17 gemäß Fig. 7, 8 sputtertechnisch zu erzeugen oder aus dem geschlossenen Streifen 2 herauszuarbeiten.

Für die Bemaßung in Fig. 7 gilt: Breite 27 = 1,15 mm, Steg 22 = 0,50 mm, Schlitzbreite 20=0,30 mm und Abstand 28 = 1,20 mm.

Für die Bemaßung in Fig. 11 gilt: Breite 27 = 1,15mm, Schlitzbreite 20 = 0,30 mm und Abstand 28 = 1,20 mm.

Für dieses Beispiel wird eine Kontaktstreifenausbildung 16 gemäß Fig. 7 gewählt, wobei die Kontaktmetallphasen mit Hilfe der Maskensputtertechnik erzeugt werden.

Das kontaktierte Folienband wird mit Hilfe eines temperier­ ten Umschuhes in Längsrichtung um 180°so gefaltet, daß die Faltkanten/-enden 3 schlüssig auf der gefalteten Seite angeordnet sind. Die Fixierung der gefalteten Bandform wird analog der Beschreibung des Beispiels zur Herstellung einer Chipleiterbahnbrücke durchgeführt.

Auf das so erhaltene Folienband 11 mit um die Ränder gehen­ den Metallisierungen 2 wird im kontinuierlichen Verfahren eine Widerstandsschicht 5 über Masken so aufgesputtert, daß sie die Metallisierungsschichten ca. 0,25 mm überdecken. Diese Anordnung entspricht somit Fig. 5.

Als Widerstandstargets werden für die Durchführung des Sputterprozesses die folgenden Stoffe eingesetzt: Metalle, Metallegierungen, Metall/Oxide, Metall/Metallsilicide und andere. Für das vorliegende Beispiel wird eine Chrom/Nickel­ schicht mit einer Dicke von ca. 100 nm aufgesputtert.

In einem weiteren Hochvakuumprozeß wird der Widerstandsab­ gleich 10 unter Zugrundelegung einer Chipbreite 27 von 1,5 mm durchgeführt. Zuerst wird der Widerstandsstreifen 5 auf dem Folienband 11 durch an die Zinnen 23 der Kontaktierung 16 gemäß Fig. 7 angreifende Doppelschnitte 9 mit dem Elek­ tronenstrahl in die Chipgeometrie getrennt. Hiernach steht auf dem Folienband eine einzeln für Meßzwecke zu kontaktie­ rende Widerstandsstruktur zur Verfügung. Der Widerstandsab­ gleich 10 wird ebenfalls mit Hilfe des Elektronenstrahlver­ fahrens durchgeführt und zweckmäßig in Mäanderform entspre­ chend Fig. 6 ausgelegt. Dieser Abgleich wird am Band durch analoge Mitführung des Elektronenstrahls durchgeführt.

Zum mechanischen Schutz der abgeglichenen Widerstandsstruk­ turen wird über die Widerstandsschicht 5 eine SiO₂-Schicht gesputtert. Ein klimatischer Schutz zur Hermetisierung der Widerstandsanordnung wird durch das Aufkalandern einer mit einem Schmelzadhesiv versehenen Resistfolie in der Wärme bewirkt.

Das Widerstandsband wird hiernach zur Belotung durch ein Tauchverzinnungsbad (ca. 240° und 2 bis 4 s Verweilzeit) ge­ führt. Die Trennung des Widerstandsbandes zu Einzelchips wird wie im Beispiel 1 durchgeführt.

Beispiel 3 Simultanherstellungsverfahren von Chipwiderständen gemäß Fig. 9 und 10

Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren von Chipwiderstän­ den und eingeschlossen hierin von Chipleiterbahnbrücken eignet sich zur Simultanbearbeitung von z. B. zehn übereinan­ der bzw. nebeneinander angeordneten Widerstandsstrukturen.

Hierzu wird ein Folienband 21 aus Polyphenylchinoxalin von 63 mm Breite eingesetzt und gemäß Fig. 9 derartig mit Kon­ taktstreifen 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besput­ tert, daß sich eine sinngemäße Anordnung entsprechend anein­ andergereihter Strukturen nach Fig. 3 ergibt.

Nach dem Sputtern der Widerstandsschichten 5 und Durchfüh­ rung von Elektronenstrahlstrukturierung 9 und -abgleich 10 werden SiO₂-Schichten als mechanischer Schutz nur über die Widerstandsstrukturen 5 gesputtert, so daß nunmehr ein Breitband gemäß Fig. 10 vorliegt. Hierbei kennzeichnen die Pfeile 25 die Trennlinien zwischen den Singlestrukturen und die Pfeile 26 die späteren Trennfugen 9 zur Chipdesintegra­ tion aus dem Singleband.

Mit einer Schneidvorrichtung wird die simultane Bandstruktur in Singlebänder zerlegt und den Falt- und Fixierungsprozes­ sen analog den vorigen Beispielen zugeführt. Nach dem Aufka­ landern einer adhesiven Resistfolie und Verzinnung kann eine Kennzeichnung jedes Einzelwiderstandes in der beschriebenen Weise durchgeführt werden.

Aus Singlebändern zerlegte Einzelchips können in üblicher Weise in Beutel verpackt oder montagefreundlich gegurtet bzw. magaziniert werden. Im Sinne der Umweltschonung ist es jedoch geboten, die Singlebänder erst an den Bestückungsau­ tomaten zu desintegrieren und auf alle aufwendigen bestüc­ kungsfreundlichen Verpackungen zu verzichten. Gleichzeitig werden mit der letztgenannten Methode bedeutende Kostenmini­ mierungen erreicht.

Bezugszeichenliste

 1 Folie
 2 Kontaktstreifen
 3 Folien-Ende/-Kante
 4 Faltkante
 5 Widerstandsschicht
 6 Isolationsschichte
 7 Überlappungszonen
 8 (Streifen-)Abstand
 9 Trenn-Doppelschnitte
10 Abgleich-Mäander
11 Folienband
12 Kontaktbahn
13 beschichtetes Band
14
15 Breite der Isolationsschicht
16 modifizierter Kontaktstreifen
17 modifizierter Kontaktstreifen
18 Breite des Folienbandes
19 Breite des Kontaktstreifens
20 Schlitz/-breite
21 breites Folienband
22 Stegbreite
23 Zinen
24 Breite der Kontaktbahn
25 Pfeil (Auftrennung in Bänder)
26 Pfeil (Desintegrierung)
27 Breite eines Chips
28 Schnittabstand

Claims (10)

1. Chipwiderstand in Dünnschichttechnik, mit

• - einer organischen Polymerfolie als Substrat, deren gegen­ überliegende Enden /Endbereiche um 180°auf der Folien­ rückseite gefalten und verklebt sind,
• - zwei um die Faltkanten der Folie geführten Kontaktstrei­ fen, die an der Folienoberseite zueinander beabstandet sind,
• - einer Widerstandsschicht, die zumindest die freie Ab­ standsfläche bedeckt,
• - einer über der Abgleichzone der Widerstandsschicht ange­ ordneten Schutzschicht dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Folienenden (3) mechanisch schlüssig, sich berührend auf der Folienrückseite angeordnet sind,
• - die Widerstandsschicht (5) die Kontaktschichten (2) nur geringfügig überlappt,
• - an den Folien-Enden (3) eine kontaktstreifenfreie Zone vorgesehen ist,
• - daß die Isolierschicht (6) geringfügig breiter als die Widerstandsschicht (5) ist.

2. Chipwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschichten (2) die Faltkanten (4) an der Ober- und Unterseite der gefalteten Folie (1) jeweils im wesentlichen gleich weit umgeben.

3. Chipwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (6) aus einer die Widerstandsschicht (5) und geringfügige Zonen neben dieser bedeckenden dichten Oxidschicht und aus einer über der Oxidschicht angeordneten organischen Resistfolie be­ steht.

4. Chip-Leiterbahnbrücke in Dünnschichttechnik, mit einem Substrat aus einem organischen Polymermaterial, das einseitig eine Kontaktschicht aufweist dadurch gekennzeichnet, daß

• - das folienförmige Material beidseitig so um 180°gefalten ist, daß die Kontaktschicht (12) um die Faltkanten (4) greift und die Enden (3) der Folie (1) mechanisch schlüs­ sig, sich berührend, auf der Folienrückseite angeordnet sind,
• - an den faltseitigen Enden (3) keine Kontaktschicht (12) vorgesehen ist,
• - die Kontaktschicht (12) an der ungefaltenen oberen Foli­ enseite von einer Isolier-/Resistschicht (6) derartig bedeckt ist, daß nur die um die Faltkanten (4) greifende Metallphase frei bleibt.

5. Chip-Leiterbahnbrücke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für einen maximalen Widerstand von 0,05 Ohm die Kontaktschicht ganzflächig mit einer Zinn­ schicht bedeckt ist.

6. Chip-Leiterbahnbrücke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die die Ränder/Faltkanten (4) umgreifenden Metallphasen mit einer Zinnschicht bedeckt sind.

7. Verfahren zur Herstellung der Chipwiderstände gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf eine bandförmige, in erwärmtem Zustand verformbare Polymerfolie (11) zwei zueinander und zu den Enden (3) im wesentlichen mittensymmetrisch beabstandete Kontaktstrei­ fen (2) aufgesputtert werden,
• - das Folienband (11) mittig der beiden Kontaktstreifen (2) so gefaltet wird, daß die Enden (3) schlüssig, einander berührend, auf ihrer Rückseite angeordnet sind,
• - ein Kontaktstreifen (5) auf die obere freie Folienband­ fläche so gesputtert wird, daß die Kontaktschichten nur geringfügig von der Widerstandsschicht (5) überlappt werden,
• - einzelne elektrisch getrennte Chip-Widerstandsflächen durch Quer-Trennschnitte (9) und gleichzeitig ein Wider­ standsabgleich durchgeführt werden,
• - eine die Widerstandsschicht (5) überdeckende Oxidschicht aufgesputtert und anschließend eine die Oxidschicht über­ deckende Resistfolie aufgebracht werden.

8. Verfahren zur Herstellung von Chip-Leiterbahnbrücken gemäß den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine bandförmige und in der Wärme verformbare Polymerfo­ lie (11) als Substrat mit einer von den Folienband-Enden (3) beabstandeten Kontaktbahn (12) versehen wird,
• - das Folienband zweiseitig, außermittig so gefaltet wird, daß die Bandenden (3) mechanisch schlüssig, sich berüh­ rend, auf der Rückseite des Bandes (11) liegen und die Kontaktbahn (12) eine um die Faltkanten (4) gehende Metallisierung bildet,
• - anschließend die Kontaktbahn (12) verzinnt wird,
• - schließlich eine den Mittelstreifen der Kontaktbahn (12) überdeckende Resistfolie (6) aufgebracht wird, wobei die um die Faltkanten (4) greifenden Anschlußzonen unbedeckt bleiben.

9. Verfahren zur Herstellung von Chipwiderständen gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf eine breite Substratfolie (21) mehrere parallele, gleichförmig beabstandete Kontaktstreifen-Paare gesput­ tert werden,
• - zwischen die Kontaktstreifen-Paare (12) Widerstands­ schicht-Bahnen (5) aufgetragen werden,
• - die Widerstandsschichten (5) abgeglichen und oberflächen­ geschützt werden,
• - das breite Folienband (21) in Längsrichtung in einzelne Bänder aufgetrennt wird, und
• - anschließend die Faltungs- und Fixierprozesse an den separierten Einzelbändern durchgeführt werden.

10. Verfahren zur Herstellung von Chip-Leiterbahnbücken gemäß Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - auf ein breites Substratfolieband (21) in Längsrichtung mehrere parallele Kontaktbahnen (12) aufgesputtert wer­ den,
• - danach das breite Folienband (21) in Längsrichtung in Einzelbänder aufgetrennt wird, und
• - anschließend die Faltungs- und Fixierprozesse durchge­ führt sowie die Verzinnungen und Mittelabdeckungen (6) aufgetragen werden.