DE68908419T2 - Verfahren zur bildung von lötverbindungen. - Google Patents

Verfahren zur bildung von lötverbindungen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen mit den Schritten der Aufbringung von Lötmittel auf metallisierte Abschnitte eines Substrats. Bestimmte Anwendungen wie beispielsweise PLZT-Substrate erfordern eine extrem hohe Dichte von Verbindungen. Bei solchen Einrichtungen ist es erforderlich, daß die Verbindung einen guten volumetrischen Wirkungsgrad hat. Um eine hohe Dichte der Verbindungen zu erreichen, ist es bekannt, mechanische Verbindungen des Drucktyps zu verwenden, was zu einem unerwünschten Kontaktwiderstand führen kann. Wenn Lötprozesse verwendet werden, können Dimensionsprobleme zu einer Masseverbindung der Materialien führen, deren Wärmedehnungskoeffizienten differieren. Die thermische Expansion kann zu einer Fehlausrichtung infolge von Wärmeausschlägen führen, die in einem Lötprozeß auftreten.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen vorgesehen, mit den Schritten des Aufbringens von Lötmittel auf metallisierte Teile eines Substrats, gekennzeichnet durch das Aufbringen von Druck auf das Lötmittels während eines Fließvorgangs und eines nachfolgenden Kühlvorgangs, um das Lötmittel vorzuspannen, Positionieren wenigstens eines metallisierten Teils eines Film mit Durchgangsbohrungen nahe dem vorgespannten Lötmittel und Aufbringen von Wärmeenergie, um das vorgespannte Lötmittel zu schmelzen und Lötverbindungen zwischen dem Substrat und dem metallisierten Film zu bilden.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird das aufgebrachte Lötmittel ein erstes Mal fließend gemacht, bevor in einem zweiten Fließprozeß (reflow process) Druck aufgebracht wird. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird Laserenergie durch die Durchgangsbohrungen gerichtet, um das Lötmittel zu schmelzen. Dies ermöglicht Lötverbindungen hoher Dichte ohne Wärmeexpansionsprobleme, die bei anderen Löttechniken auftreten. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein zweiter metallisierter Film in gleicher Weise an einer zweiten Seite des Substrats angelötet. Nach einem Aspekt der Erfindung wird das Lötmittel auf die metallisierten Abschnitte gedruckt, während nach einem anderen Aspekt der Erfindung eine Lötmittelpaste auf die metallisierten Abschnitte aufgebracht wird.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Aufsicht auf einen metallisierten Film zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht des metallisierten Films gemäß Fig. 1.
  • Fig. 3 ist eine Aufsicht auf ein Substrat, auf das bereits Lötmittel aufgebracht ist.
  • Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3, nachdem das Lötmittel fließend gemacht ist.
  • Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die den Druck zeigt, der auf das Lötmittel auf dem Substrat ausgeübt wird.
  • Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht des Substrats nach Beendigung des Vorgangs gemäß Fig. 5.
  • Fig. 7 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen metallisierten Film zeigt, der an beiden Seiten des Substrats anliegt.
  • Fig. 8 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 7, die einen Lasererhitzungsvorgang zeigt.
  • Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die zwei Filmschichten zeigt, die an dem Substrat angelötet sind.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Indem nun mittels Bezugszeichen auf die Zeichnungen, zunächst auf Fig. 1, Bezug genommen wird, ist zu sehen, daß ein Film 10, der ein Polyimidfilm sein kann, mehrere metallisierte Spuren bzw. Bahnen 12 enthält. Wie Fig. 2 zeigt, verbinden metallisierte Durchgangsbohrungen 14 die Spuren 12 mit metallisierten Spuren 16 an der entgegengesetzten Seite des Films 10. Ein oder mehrere metallisierte Filme wie der Film 10 kann bzw. können zur Befestigung an einem Substrat 20 vorgesehen sein.
  • Ein elektrisches Substrat 20 ist in Fig. 3 dargestellt. Das Substrat 20 enthält metallisierte Spuren (oder Abschnitte) 22. Wie dargestellt, sind bereits Lötmittelflecken bzw. Polster 22 auf das Substrat 20 aufgebracht. Die Lötmittelflecken 24 können durch einen Druckvorgang, durch einen Pastenprozeß oder andere, allgemein bekannte Lötmittelanbringungsmethoden aufgebracht werden. Die Lötmittelflecken 24 haben vorzugsweise eine größere Breite als die Breite der Spuren 22, so daß genügend Lötmittel vorhanden ist, um die in Fig. 4 dargestellte Geometrie zu erhalten, wenn die Lötmittelflecken 24 fließend gemacht werden. Das Substrat 20 kann mit einer polyimide Abdeckung versehen werden, die die Substratfläche und die Spuren 22 überdeckt, mit Ausnahme der rechteckigen Bereiche, wo die Lötmittelflecken 24 aufgebracht sind.
  • Nach dem ersten Fließprozeß wird Druck auf die Lötmittelflecken 24 durch flache Bauteile oder Werkzeuge 26 aufgebracht, die durch eine Gelenkachse 28 getrennt sind, wie Fig. 5 zeigt, während das Lötmittel ein zweites Mal fließend gemacht wird. Die Lötmittelflecken 24 werden dann gekühlt, und die Werkzeuge 26 werden entfernt, wodurch die abgeflachte Fleckengeometrie erzeugt wird, die in Figur 6 abgebildet ist. Die geformten Lötmittelflecken 24 befinden sich dann in einem vorgespannten Zustand.
  • Wie Fig. 7 zeigt, befindet sich ein Film 10 in einer Position, in der wenigstens ein metallisierter Abschnitt 16 den geformten Lötmittelflecken 24 benachbart ist. Der metallisierte Abschnitt 16 kann entweder in direktem Kontakt mit dem Lötmittelflecken 24 stehen oder dicht von diesem beabstandet sein. Die Durchgangsbohrung 24 befindet sich direkt oberhalb des Lötmittelfleckens 24. Wärmeenergie wie beispielsweise ein Laserstrahl 26 wird dann durch die Durchgangsbohrung auf den Lötmittelflecken 24 gerichtet und bewirkt, daß der Lötmittelflecken schmilzt und den metallisierten Abschnitt 16 des Films 10 benetzt und sich durch die metallisierte Bohrung 14 aufwärts verformt, wodurch eine Lötmittelverbindung zwischen dem Substrat 20 und dem metallisierten Film entsteht. Wenn ein zweiter Film 10 auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 10 verwendet wird, wird der Laserprozeß ebenfalls angewandt, um die Lötmittelverbindungen beider Filme 10 hervorzurufen, wie Fig. 9 zeigt.
  • Dieses Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen ist dann besonders vorteilhaft, wenn Verbindungen einer hohen Dichte verlangt werden, beispielsweise wenn das Substrat 20 PLZT ist. Falls gewünscht, können die zwei Fließschritte zu einem einzigen Fließvorgang kombiniert werden. Die Verwendung von Laserenergie, die direkt auf die Lötmittelflecken 24 einwirkt, begrenzt die thermische Expansion des Films 10 und des Substrats 20, da die Wärme örtlich anstatt weitläufig erzeugt wird. Die Vorspannung oder Deformierung der Lötmittelflecken 24 bereitet das Lötmittel darauf vor, anzusteigen, wenn es wieder in einen flüssigen Zustand erwärmt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen mit den Schritten des Aufbringens von Lötmittel (24) auf metallisierte Abschnitte (22) eines Substrats, gekennzeichnet durch Ausüben von Druck auf das Lötmittel (24) während eines Fließvorgangs und anschließenden Kühlvorgangs, um das Lötmittel vorzuspannen, Positionieren wenigstens eines metallisierten Abschnitts (12) eines Films (10), der Durchgangsbohrungen (14) hat, nahe dem vorgespannten Lötmittel (24) und Aufbringen von Wärmeenergie, um das vorgespannte Lötmittel (24) zu schmelzen und Lötverbindungen zwischen dem Substrat und dem metallisierten Film (10) auszubilden.
2. Verfahren zur Bildung von Lötmittelverbindungen nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Fließens des Lötmittels, um Fließlötmittel nach dem Schritt des Aufbringens von Lötmittels (24) auf die metallisierten Abschnitte (22) bereitzustellen.
3. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel (24) auf die metallisierten Abschnitte (22) gedruckt wird.
4. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lötmittelpaste (24) auf die metallisierten Abschnitte (22) aufgebracht wird.
5. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei Laserenergie (26) durch die Löcher (19) gerichtet wird, um das Lötmittel (24) zu schmelzen.
6. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen nach jedem vorhergehenden Anspruch, wobei ein zweiter metallisierter Film (10) auf gleiche Weise an einer zweiten Seite des Substrats (20) angelötet wird.
7. Verfahren zur Bildung von Lötverbindungen nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der metallisierte Film (10) Polyimid ist.
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