DE1765164B2 - Verfahren zur bindung von stromleitern - Google Patents

Verfahren zur bindung von stromleitern

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Description

I 765 164
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Binden elektrischer Leiter und insbesondere auf Verfahren zum Binden solcher elektrischer Leiter, die mit Komponenten, beispielsweise integrierten Schaltungen an weiteren Stromleitern, z. B. auf Unterlagen abgestützten Zwischciischaltleitern befestigt sind.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Komponenten, wie z. B. integrierte Stromkreise, dadurch zusammenzuschalten, daß Stromleiter elektrisch mit den Stromkreisen verbunden und diese Stromleiter durch Drucksclnveißung mit einem weiteren Satz von Stromleitern gebunden werden, die auf einer Unterlage aufgebracht sind. Ferner wurde bereits vorgeschlagen, den Schweißvorgang durch Verdickung eines Teiles eines Leiters des zu bindenden Leiterpaares durch einen Goldauftrag oder Goldbelag zu vereinfachen. Die Anwendung solcher Beläge brachte jedoch Selnvierigke.-ten in der Herstellung einer entsprechenden elektrischen Verbindung mit sich, weil bei ihrer Ausbildung innerhalb der Grenzen typischer Herstelltoleranzen festgestellt worden ist, daß sehr geringe Unterschiede in der Höhe der Beläge häufig zu einer schlechten Bindung oder sogar zum vollständigen Fehlen einer solchen Bindung im Falle von Aufträgen sehr geringer Dicke führen können, wodurch der A'jsschußanteil wesentlich erhöht wurde. Dies wiederum ergab einen ziemlich hohen Verschleiß in der Ar'vondung von Kristallplättchen. wodurch die Ausbeute an brauchbaren Kristallplättchen aus den Plättchcnhersteilvorgäiig unzulässig abnahm.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird gemäß vorliegender Erfindung bei einem Verfahren zum Binden eines ernten Satzes von elektrischen Leitern mit einen1 zweiten Saiz von elektrischen Leitern vorgeschlagen, einfach deformierbare Stützen aus weichem, elektrisch leitendem Material auszubilden, von denen jeweils einer mit jedem der elektrischen Leiter des ersten Satzes in elektrischem Kontakt steht, wobei die Stützen freie linden besitzen, die von den Stromleitern des ersten Satzes abgelesen sind, den zueilen Sz'tz von Stromleitern in der Nähe des einen mit jedem der l>ei''n Hilden der Stützen zu bringen, und die Enden aller Stützen mit den Stromleitern durch Di"'.id-:sch" cißtüu: /u verbinden, wobei der wahrend des Schwcißvorpanges aufgebrachte Druck nil'· differential zur Defonnieriiiiü der Stützen ausreicht, damit alle Stromleiter der Sätze in guten elektrischen Kontakt mit den Enden der Stützen gebracht werden.
Iiisbcsondce sind die Sliii/en aus einem oxydierbaren Material, z. B. einem Blei Zinn-Eutcktikum hergestellt, und in diesem EaMe können die Sui'/-beläge au1- einem oxydationsfesien Material bestehen, d'is über den Enden ausgebildet ist. Diese Beläge können aus einem harten Material, z. B. Gold, bestehen, und in diesem Falle sind die Beläge genügend härter als die Stützen, damit sie eine Oxydfläche auf den Leitern (die beispielsweise aus Aluminium bestehen können) während des Schweißvorganges durchdringen. Die Stürzet' können durch Niederschlagen auf einer Maske direkt auf den Stromleitern ausgebildet werden, die auf einer Unterlage angeordnet sind, wie dies für die Beläge aus hartem Material pilt.
Die differcntielle Deformierung der Stützen während des Schweißvorganges macht es möglich, daß die kürzesten Stützen in gtilen elektrischen Kontakt mit den Stromleitern gebracht werden können, und verringern das Auftreten einer schwachen Bindung, auf die oben Bezug genommen worden ist, ganz erheblich.
Eine typische Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens nach vorliegender Erfindung wird nachstehend in Form eines Ausführungsbeispieles ,n Verbindung mit der Zeichnung an Hand von Schnittansichten dargestellt und erläutert, wobei die Fig. 1
ίο bis 7 Stufen bei der Durchführung des Verfahrens darstellen.
In F i g. 1 der Zeichnung trägt eine Unterlage 1 einen Satz von elektrischen Leitern 2. Die Leiter! sind vorzugsweise aus Gold hergestellt und in üblicher Weise durch Vakuumniederschlag auf der Unterlage 1 über eine (nicht gezeigte) MasKe ausgebildet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird dann eine Schicht aus positivem Photowiderstandsmateria! 3 über den Stromleitern 1 auf der Unterlage 2 aufgebracht. An jeder Stelle, an der eine Verbindung zwischen den Stromleitern 1 und weiteren Stromleitern hergestellt werden soll, wird eine Öffnung 4 (Fig. 3) in dem Widerstandsbelag 3 in der folgenden Weise ausgebil-
det. Der Widerstandsbelag 3 wird ultraviolettem "Licht durch Öffnungen in einer Maske ausgesetzt, wobei die Öffnungen den erforderlichen Verbindungsstellen und -durchmessern entsprechen. Der Widerstandsbelag 3 wird dann entwickelt, wobei die Teile des Widerstandsmaterials 3 entfernt werden, an denen die Verbindungen ausgebildet werden sollen. Dieser Schritt ist in F i g. 3 dargestellt.
Beim nächsten Verfahrensschritt (Fig. 4) wird die Unterlage 1 in ein Blei'Zinn-Plattierbad eingetaucht.
dessen Zusammensetzung 25 g! Blei. 55 g I Zinn und 50 g 1 Borflußsäure enthält. Ein Ji. lag aus einem Zinn Blei-Eutektikum 5 von beispielsweise 0.02 mm Dicke wird dabei aufgebaut und bildet eine Stütze an jeder Verbindungsstelle auf den Goldlcilcm 2. Die Fläche des Belages 5 ist jedoch der Oxydation unterworfen. Infolgedessen wird die Unterlage rasch mit Borflußsäure gespült, anschließend erfolct eine Spülung mit Wasser und eine weitere Spülung pvt entmineralisiertem Wasser.
Die Unterlage 1 wird dann in eine Platticrlösiing üiis Goklkaliumzyanid eingetaucht und es wird ein Goldüberzug 6 von etwa 0.005 mm Dicke auf dem Zinn Blei-Belag 5 aufplattier!, wodurch eine zusammengesetzte Stütze an jeder gewünschten Stelle.
wie in F i g. 5 gezeigt, hergestellt werden kann. Der übrige Teil des Photowiclcrstandsbelaccs wird dann unter Verwendung eines Lösungsmittel^ enti'-jrnt. und die schließlich erhaltene Anordnung hat da.·. Aussehen nach E i g. (i.
Ein zweiter Satz von Stromleitern 7 (Fig. 7) wird von einem eine integrierte Schaltung aufweisenden Plättchen 8 aufgenommen. Die Leiter des zweiten Satzes werden während der Herstellung der integrierten Schaltung ausgebildet und werden üblicherweise als Stege auf einer Fläche des Plättchens 8 aufgenommen. Diese Leiter 7 bestehen häufig aus Aluminium. Das Plättchen 8 ist so orientiert, daß die Leiter 7 des zweiten Satzes gegenüber den zusammengesetzten Stützen 5.6. die von den Leitern 2 aufgenommen werden, angeordnet sind. Die Leiter 2. die von der Unterlage 1 aufgenommen werden, sind in einem solchen Schema so angeordnet, daß die Stützen S, 6 in die durch die Stromleiter 7 des Plättchens 8 mit
integrierter Schaltung Beförderte Anordnunu kom
Wenn das Plättchen seine Stellung einnimmt, werden die Stromleiter? und die Stützen miteinander durch Druck verschweißt, vorzugsweise mit Hilfe einer Uliraschnllschweißvorrichtung, die an das Plättchen angelegt wird. Somit werden Bindungen zwischen den Stromleitern 7 und den miteinander geschalteten Leitern! auf der Unterlage 1 ausgebildet.
Die Verwendung von Stützen, die nur durch einen Belag aus Gold von 0,025 mm Dicke ausgebildet werden, wurde untersucht und es wurde festgestellt, daß Schwierigkeiten auftreten, wenn verschiedene Stützen zur Verbindung eines Plättchens mit einem Lei te rs. lienui verwendet werden. Trotz sehr sorgfältiger Ausbildung der Stromleiter und der Stützen ist es möglieh, daß die oberen Seiten der Stützen auf verschieden hohen Pegeln in bezug auf die Unterlace liegen. Wenn das Plattchen auf den Stürzen angeordnet und der Schweißvorgang durchgeführt wird, wer-(i.n die Stege mit der höchsten Stützen oebunden. l.'iie höchsten Stützen können sich nur leicht zusammendrücken, so daß dann, wenn dei Höhenunterschied zwischen den höchsten und niedrigsten Stützen minimal ist, eine zufriedenstellende Bindung Mit den tieferen Stützen erhalten werden kann. Da jedoch Gold veihältnismäßig hart ist (z. B. 70 Vickers Diamond Pyramid Number), ist der mögliche Druck tier Stützen begrenzt und es kommt häufig vor, daß tue Höhenunterschiede der Stützen so groß sind, daß ii.e niedrigste Stütze keinen einwandfreien Kontakt mit den Stegen mehr ergeben kann und somit der Schweißvorgang in Hinblick auf diese Stützen nicht einwandfrei vorgenommen werden kann.
Stützen, die ausschließlich aus einem weiche'; i'ilei Zin-,.-nutektikiim (etwa 20 Vickers Diamond Pyramid Number) hergestellt sind, sind in ausreichendem Maße zusammendrückbar, so daß eine differenzielle Deformierung der Stützen möglich ist. um die Simmleiter in Kontakt mit allen Stützen zu bringen. Wenn Stromleiter aus oxydierbarem Material, z. B. Aluminium, vet wendet werden, können auch darm und! keine zuverlässigen Bindungen erhalten werden. Mögliche Gründe hierfür sind, daß da:, weiche Matelial den Aluminiumoxydbclag auf den Aluminiumsiegen 7 während des Schweiß\orgunges nicht durchbricht, und daß eine Schicht aus Zinn- und'oder Bleioxid auf der Stütze ausgebildet werden kann und unter Umständen die Ausbildung einer zuverlässige!! Bindung verhindert.
Die /usammengeset/ien Stützen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, lösen dieses /weite Problem weitgehend. Der weich.1 Belag 5 ermöglicht eine ziemlich große Deformation, während der härtere Goldbe I ag 6 die Aluminiumoxydschieht durchbricht und auch verhindert, daß ein Zinn- unclOder Bleioxydbclag den Bindevorgang nachteilig beeinflußt. Daraus ergibt sich, daß der zusammengesetzte Aufbau der Stütze weitgehend von den Materialien abhängt, die für die Stromleiter verwendet werden, und ferner von der Vermeidung einer Oxydicrung der Kontakt miteinander gebenden Flächen der Stromleiter und der Stützen.
Obgleich ein Blei/Zinn-Eutektikum in vorstehendem Aiisführungsbeispicl angegeben worden ist. könneu auch andere weiche Materialien, z. B. Silber. Kupfer. Kadmium. Blei. Zink oder Indium bei der Ausbildung des deformierbaren Belages 5 einer jeden Stütze verwendet werden. In ähnlicher Weise können, obgleich Gold als Oxydationswiderstantlsbelag 6 insbesondere für die Stützen angegeben worden ist, weil es die entsprechende Härte besitzt und einfach zu plattieren ist, auch andere Materialien für diesen Zweck verwendet werden.
Ferner brauchen die Stützen nicht auf den Stromleitern 2 auf der Unterlage ausgebildet werden, sie können auf den Stromleitern oder stromlcitenden SLegen 7 des Kristallplättchens oder ganz getrennt von den Leitern 2 und den Stegen 7 ausgebildet werden, wobei dann der Schweißvorgang die Stützen 5, 6 mit beiden Stromleitern und Stegen gleichzeitig bindet. Die Stützen können dann beispielsweise aus einem weichen, deformierbaren Belag ausgebildet werden, der an beiden Enden durch härtere Beläge abgedeckt ist.
Die Leiter 2 und die Stege 7 können aus anderen Materialien als oben beschrieben hergestellt sein. Beispielsweise können die Leiter 2 aus Aluminium bestehen, während die Stege 7 aus Molybdän hergestellt sein können. Obgleich die vorstehende Beschreibung davon ausgegangen ist, daß die Stromleiter oder Stege 7 Teil eines Plättchens mit gedruckter Schaltung sind, ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt, sonde;η allgemein anwendbar auf die Bindung von Stromleitern zweier Sätze miteinander, die aufeinander ausgerichtet sind, bei denen jedoch die Leiter eines Satzes individuell in bezug auf den anderen befestigt sind. Somit kann die Erfindung auch zur Befestigung anderer Komponenten als Kristallplättchen mit Verbindungsleitcrn verwendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bindung von Stromleitern eines ersten Satzes jeweils mit Stromleitern eines zweiten, mit dem ersten Satz ausgerichteten Satzes, durch Herstellung einer Stütze zwischen jedem der miteinander zu verbindenden Leiterpaare und durch Befestigung wenigstens eines der Stromleiter mit der Stütze mittels Druckschweißung. dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen jeweils aus einem einfach deformierbaren, elektrisch leitenden Material hergestellt werden, das wenigstens eine oxydalionsfcste Fläche aufweist, die eine »Ute elektrisch leitende Verbindung mit einem Stromleiter während des Schweißvorganges ergibt, und daß der während des Schweißvorganges angelegte Druck nur so groß ist. daß die Stürzen differenziell dcr'irrn;ert werden, um alle Stromleiter der Sätze in guten elektrischen Kontakt mit ihren entsprechenden Stützen zu bringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen aus einem oxydierbaren Material hergestellt werdin, und daß ein Belag aus oxydationsfestem, elektrisch leitendem Material über einer Kontaktfläche einer jeden Stütze in innigem elektrischem Kontakt mit dem Material der Stütze ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Leiter eines Satzes eine Oxydfläche aufweisen und daß der Belag aus oxydationsfestem Material über den Flächen der Stützen ausgebildet wird, die mit den Oxydflachen der Stromleiter entsprechend in Konnkt kommen, und daß ferner der Belag aus-
reichend härter ist als das Material der Stützen, damit die Oxydfläche während des Druckschweißvorganges durchbrochen und eine gute, elektrisch leitende Bindung zwischen den Stützen und den Stromleitern erzielt wird.
4. Verfahren nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen durch direktes Niederschlagen auf den Stromleitern eines Satzes ausgebildet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das deformierbare Material der Stützen ein eutektischer Blei Zinn-Belag ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus oxydationsfestem Material Gold ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter, die mit den Goldbelägen Kontakt geben, aus Aluminium sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE1765164A 1967-04-29 1968-04-11 Verfahren zur Bindung von Stromleitern Expired DE1765164C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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