NL9000148A

NL9000148A - Inrichting voor het samenstellen van keramische multilayers.

Info

Publication number: NL9000148A
Application number: NL9000148A
Authority: NL
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1991-08-16

Description

Inrichting voor het samenstellen van keramische multilayers

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor hetvervaardigen van uit verschillende lagen keramisch materiaalsamengestelde bedradingskaarten waarbij de lagen zijn voorzien vanelektrisch geleidende sporen en gaten voor elektrisch geleidendeverbindingen tussen de sporen van de verschillende lagen.

\

Dergelijke bedradingskaarten zijn geschikt als drager vanelektronische componenten. Door gebruik te maken van keramiek alsdragermateriaal kan een grotere miniaturisatie worden verkregen danmogelljk is met bijvoorbeeld epoxy als dragermateriaal.

Een ander voordeel van keramisch dragermateriaal is de groterehittebestendigheid.

Uitgehard keramisch materiaal heeft echter de eigenschap hard enbros te zijn en daardoor moeilijk te bewerken. Daarom kan hetmateriaal worden geleverd in de vorm van flexibele folie welke nabewerking door middel van verhitting kan worden uitgehard. Eensoortnaam hiervoor is de zogenaamde groene (onbewerkte) keramiek.Volgens bekende zogenaamde "dikke-film"-technieken kunnenbedradingspatronen met behulp van een masker op een laag wordenaangebracht. Voor kleine series is een dergelijk masker echter duur,zeker als het definitieve ontwerp nog niet vaststaat.

Een alternatief is dan het aanbrengen van geleidende sporen metbijvoorbeeld een stuurbare spuitinrichting of dispenser.

Hierbij komt echter het probleem dat de op deze wijze vervaardigdelagen gestapeld moeten worden waarbij de eventuele gaten vooronderlinge verbindingen of doorvoer op een laag, moeten uitkomen opde geleidende sporen of gaten van een naastliggende laag.

Een bekende oplossing is dat er in het nog onbewerkte materiaalpositioneergaten zijn aangebracht ten behoeve van stapeling opuitsteeksels welke in deze positioneergaten passen.

Dit heeft echter het nadeel dat hiervoor extra bewerkingen nodigzijn en dat elke laag een individuele voorbereidende behandelingbehoeft.

V

De uitvinding beoogt nu een inrichting voor het vervaardigen vankeramische multilayers te verschaffen waarmee de bovengenoemdenadelen worden opgeheven.

Overeenkomstig de uitvinding is de inrichting voorzien van: - een laagondersteunend deel; - oppakmiddelen voor het op het laagondersteunend deel reproduceer¬baar verplaatsen van een laag in een eerste bewerkingspositie naareen tweede bewerkingspositie; - eerste, ten opzichte van het laagondersteunend deelreproduceerbaar positioneerbaar uitgevoerde bewerkingsmiddelen voorhet aanbrengen van de gaten in een, op de eerste bewerkingspositiegeplaatste laag; en - tweede, ten opzichte van het laagdragend deel reproduceerbaarpositioneerbaar uitgevoerde bewerkingsmiddelen voor het vullen vande aangebrachte gaten met een elektrisch geleidend middel en hetaanbrengen van de elektrische geleidende sporen op een, op de tweedebewerkingspositie op het laagdragend deel geplaatste laag.

Doordat de onderlinge posities van de oppakmiddelen en debewerkingsmiddelen ten opzichte van het laagondersteunend deelreproduceerbaar zijn, zijn ook de bewerkingsposities en destapelpositie reproduceerbaar. Positioneergaten zijn nu niet nodigomdat een laag nu in eenzelfde inrichting gedefinieerdeverplaatsingen ondergaat gedurende alle bewerkingsstappen.

Daarnaast blijkt in de praktijk een hogere nauwkeurigheid haalbaardan op basis van positioneergaten mogelijk is.

Een uitvoering wordt gekenmerkt doordat de inrichting is voorzienvan een grondplaat waarop de oppakmiddelen zijn aangebracht enwaarbij het laagondersteunend deel ten opzichte van de grondplaat ineen eerste richting in een, door de bewerkingsposities bepaald vlakreproduceerbaar positioneerbaar is uitgevoerd en waarbij deinrichting verder voorzien is van een de bewerkingsmiddelen dragenddeel, welke ten opzichte van de grondplaat in een tweede, nagenoegloodrecht op de eerste richting staande richting in een tweede vlakevenwijdig met het bewerkingsvlak reproduceerbaar positioneerbaar isuitgevoerd.

Door de twee onderling loodrechte bewegingsrichtingen van degrondplaat en het de bewerkingsmiddelen dragende deel, kunnen debewerkingsmiddelen elke gewenste positie innemen boven hetbewerkingsvlak.

Een inrichting overeenkomstig de uitvinding zal nu aan de hand vande volgende figuren worden toegelicht, waarbij

Fig. 1 schematisch een uitvoering weergeeft in een bewerkingsfasewaarin simultaan in een eerste laag gaten worden gemaakt enin een tweede laag geleidende sporen worden aangebracht ofgaten worden gevuld;

Fig. 2 schematisch de uitvoering van fig. 1 weergeeft in een bewerkingsfase waarin de eerste laag wordt opgepakt dooreen oppakmechanisme;

Fig. 3 schematisch de uitvoering van fig. 1 weergeeft in een bewerkingsfase waarin de eerste en tweede laag boven elkaarworden gebracht; en

Fig. 4 schematisch de uitvoering van fig. 1 weergeeft in eenbewerkingsfase waarin een nieuwe laag wordt opgepakt.

De in fig. 1 weergegeven uitvoering toont een uit eenlaagondersteunend deel 1 en een bewerkingsmiddelen dragend deel 2opgebouwde inrichting, met het laagondersteunend deel 1 in eenx-richting beweegbaar en het bewerkingsmiddelen dragend deel 2 ineen loodrecht op de x-richting staande y-richting beweegbaar. Debeweging van het laagondersteunend deel 1 in de x-richting wordtmogelijk gemaakt-.door op een grondplaat 3 bevestigde x-geleiderails4. De beweging in de y-richting van het bewerkingsmiddelen dragenddeel 2 wordt mogelijk gemaakt door, eveneens op de grondplaat 3bevestigde y-geleiderails 5. Op het bewerkingsmiddelen dragend deel2 zijn een boorinrichting 6 voor het maken van gaten en eendoseerinrichting 7 voor het aanbrengen van geleidend materiaalaangebracht. Op de grondplaat 3 is een als een liftmechanismeuitgevoerde oppakinrichting 8 bevestigd. Een oppakdeel 9 hiervan isbeweegbaar in een richting loodrecht op de grondplaat 3 en kan, dooreen atmosferische onderdruk aan te brengen, een laag oppakken.

Verder is een los hulpstuk 10 aanwezig welke in een daartoe bestemdeen in fig. 3 weergegeven vorkachtige opening 11 in hetbewerkingsmiddelen dragend deel 2 rust. Het oppakdeel 9 past in hethulpstuk 10 waarbij deze mede door de in de bodem van het hulpstuk10 aanwezige openingen via onderdruk met laag en al kan wordenopgepakt. De boorinrichting 6 is uitgevoerd als een ponsmechanismegeschikt om gaten met een diameter kleiner dan 0,3 mm te maken. Hethulpstuk 10 houdt verder een laag vast door middel van onderdrukgedurende het aanbrengen van gaten. Een alternatief voor eenponsmechanisme is een CO2-laser. Bij een als ponsmechanismeuitgevoerde boorinrichting is in het bewerkingsmiddelen dragend deel2 een, in fig. 4 weergegeven hard stempel 12 nodig. Daardoor is hetnodig om de laag boven het bewerkingsmiddelen dragend deel 2 tekunnen verplaatsen. Bij een laser kan strikt genomen worden volstaanmet een uit één geheel bestaande en in de x/y-richtingenpositioneerbaar deel.

De doseerinrichting 7 moet met een karakteristieke doseersnelheidvan bijv. 0,5 mm /s en een doseerhoogte van bijv. 10 μια degeleidende pasta aan kunnen brengen. De snelheid waarmee dan eengeleidend spoor kan worden aangebracht is bij voorkeur groter dan 50mm/sec. De spoorbreedte ligt in grootte-orde van 200 μπι. Daarnaastmoet de doseerinrichting 7 ook gaten kunnen vullen met geleidende pasta ten behoeve van doorverbindingen (via's) tussen de lagen.

\

Dergelijke doseerinrichtingen zijn bekend van de zogenaamde"dikke-film"- technologie. Geschikte geleidende pasta's zijn Mo of Wals de keramische lagen gesinterd moeten worden of Ag en Au als hetuitharden door "co-firing" kan gebeuren. Bij het laatste proces zijnde keramische deeltjes in onbewerkte vorm omgeven door glasdeeltjes.Bij beide processen wordt er gebruik gemaakt van binders enoplosmiddelen. Een extra voordeel van deze inrichting is dat er voorhet vullen van de gaten en het aanbrengen van de geleidende sporen,van eenzelfde geleidende pasta met dezelfde viscositeit gebruik kanworden gemaakt. De lagen worden namelijk, zoals bij de volgendefiguren duidelijk zal worden gemaakt, niet meer van hetbewerkingsvlak genomen maar op elkaar gestapeld. Daardoor zal de ineen gat aangebrachte pasta niet wegvloeien, hetgeen tot dusverrewerd voorkomen door een vulpasta met hogere viscositeit te nemen.

De inrichting heeft een karakteristieke positioneringsnauwkeurigheidin het bewerkingsvlak. De lagen worden ten opzichte van debewerkingsmiddelen 6 en 7 in de juiste positie gebracht doorverplaatsing van de delen 1 en 2. Doordat de onderlinge afstandtussen de boorinrichting 6 en de doseerinrichting 7 vastligt, zijner geen positioneergaten in de lagen nodig indien deze lagen opeen reproduceerbare wijze onder deze inrichtingen worden geplaatst.Het oppakken en verplaatsen van een laag wordt aan de hand van devolgende figuren toegelicht.

In fig. 2 is de bewerkingsstap weergegeven waarin een van de nodigegaten voorziene laag door de oppakinrichting 8 wordt opgepakt.Hiertoe is het laagonderstemend deel 1 in een zodanige positiegebracht dat de betreffende laag recht onder het oppakdeel 9 ligt.

In fig. 3 is de bewerkingsfase weergegeven waarin de oppakinrichting8 het hulpstuk 10 met laag en al boven dat deel van hetlaagondersteunende deel 1 houdt waar het aanbrengen van degeleidende sporen en vullen van gaten plaatsvindt. De opgepakte laagkan zo nauwkeurig op de, op dat deel al aanwezige laag (of lagen)worden gestapeld.

In fig. 4 is de bewerkingsstap weergegeven waarin hetlaagondersteunend deel 1 en het bewerkingsmiddelen dragend deel 2zodanige posities hebben ingenomen, dat het hulpstuk 10 boven een ophet bewerkingsmiddelen dragend deel 2 geplaatste nieuwe, nogonbewerkte laag 13 wordt gebracht. Een nieuwe laag wordt dan met hethulpstuk 10 op een, in fig. 1 weergegeven positie gebracht, geschiktvoor het aanbrengen van gaten door de boor inrichting 6.

De stapel met lagen kan na voltooiing als één geheel wordengedroogd, geperst en daarna in een oven worden uitgehard zonder datde lagen van elkaar behoeven te worden genomen.

Claims

1. Inrichting voor het vervaardigen van uit verschillende lagenkeramisch materiaal samengestelde bedradingskaarten waarbij de lagenzijn voorzien van elektrisch geleidende sporen en gaten voorelektrisch geleidende verbindingen tussen de sporen van de verschil*lende lagen, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van: - een laagondersteunend deel; \ - oppakmiddelen voor het op het laagondersteunend deel reproduceer¬baar verplaatsen van een laag in een eerste bewerkingspositie naareen tweede bewerkingspositie; - eerste, ten opzichte van het laagondersteunend deel reproduceer¬baar positioneerbaar uitgevoerde bewerkingsmiddelen voor hetaanbrengen van de gaten in een, op de eerste bewerkingspositiegeplaatste laag; en - tweede, ten opzichte van het laagdragend deel reproduceerbaarpositioneerbaar uitgevoerde bewerkingsmiddelen voor het vullen vande aangebrachte gaten met een elektrisch geleidend middel en hetaanbrengen van de elektrische geleidende sporen op een, op de tweedebewerkingspositie op het laagdragend deel geplaatste laag.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deinrichting is voorzien van een grondplaat waarop de oppakmiddelenzijn aangebracht en waarbij het laagondersteunend deel ten opzichtevan de grondplaat in een eerste richting in een, door debewerkingsposities bepaald vlak reproduceerbaar positioneerbaar isuitgevoerd en waarbij de inrichting verder voorzien is van een debewerkingsmiddelen dragend deel, welke ten opzichte van degrondplaat in een tweede, nagenoeg loodrecht op de eerste richtingstaande richting in een tweede vlak evenwijdig met hetbewerkingsvlak reproduceerbaar positioneerbaar is uitgevoerd.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij een laagoppakkend deelvan de oppakmiddelen in een richting loodrecht op het door debewerkingsposities bepaald vlak verplaatsbaar is uitgevoerd.