DE1300793B - Anschlussdraht aus Kupfer oder Neusilber zum Befestigen an duennen, gegebenenfalls mit einer Oxidschicht bedeckten Tantalschichten - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschlußdraht aus Kupfer oder Neusilber zum Befestigen an dünnen, gegebenenfalls mit einer Oxidschicht bedeckten Tantalschichten, die auf nichtmetallischen Trägerkörpern aufgebracht sind, insbesondere zum Anbringen von elektrischen AnschlußeIementen an Dünnschichtbaugruppen der Elektronik.
• Unter Dünnschichtbaugruppen der Elektronik werden bekanntlich solche Baugruppen verstanden, bei denen auf einem Trägerplättchen aus Isoliermaterial, z. B. aus Glas, Glimmer oder Keramik, passive und/oder aktive elektrische Bauelemente, die miteinander durch flache Leitungsbahnen verbunden sind. Hierbei kann auf einem Trägerplättchen auch nur ein einziges elektrisches Bauelement, z. B. nur ein Widerstand oder ein Kondensator, angeordnet sein. Als Material für die dünnen Schichten - die Dicke diser Schichten liegt beispielsweise in der Größenordnung von einigen A bis Rm - hat sich Tantal sehr bewährt, welches durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden kann. Diese Dünnschichtbaugruppen sind in der heutigen hochentwikkelten Technik, insbesondere -wegen ihrer kleinen Abmessungen und dennoch großen Betriebssicherheit, von großer Bedeutung. Sie lassen sich außerdem in relativ einfacher Weise herstellen. Sie besitzen jedoch den Nachteil: Die Anbringung der elektrischen Anschlußelemente zur äußeren Kontaktierung der Baugruppe ist sehr umständlich und zeitraubend. Beispielsweise müssen hierfür besondere, lötbare Kontaktflächen auf der Tantalschicht geschaffen werden, indem Metalleinbrennpräparate, z. B. von Silber oder Gold, aufgebracht und die Metalle durch Erhitzen niedergeschlagen werden oder indem entsprechende Materialien, z. B. Nickel, Chrom und/oder Gold, nacheinander auf die Tantalschicht aufgedampft werden. An diese Kontaktflächen können dann die Anschlußelemente, z. B. verzinnte Kupferdrähte, angelötet werden.
• Das Widerstandsschweißen, das ebenfalls zu , diesem Zweck bereits angewendet wird, führt oft zu einer Zerstörung der dünnen Tantalschicht. Es können höchstens nur Anschlußelemente mit kleinen Querschnittten angebracht werden.
• Die Erfindung macht sich die bekannte Tatsache , zunutze, daß Aluminium sich mittels Ultraschall bei weitem am besten verschweißen läßt.
• Es ist beispielsweise bekannt, daß Aluminiumdrähte auf eine Goldschicht einer gedruckten Mikroschaltung, deren Träger eine kleine Glasplatte ist, ; mittels Ultraschall aufgeschweißt werden können.
• Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen war gefunden worden, daß Aluminium auch an dünnen, mechanisch empfindlichen Tantalschichten mittels Ultraschall angeschweißt werden kann, selbst wenn die Tantalschicht eine dünne Oxidschicht aufweist. Aluminium erfüllt jedoch als Material für die Anschlußdrähte, insbesondere von Dünnschichtbaugruppen, nicht alle Anforderungen. Dünnschichtbaugruppen finden meist im Rahmen größerer Baugruppen Verwendung. Die Anschlußelemente der Dünnschichtbaugruppen müssen daher mit anderen Baugruppen oder Bauelementen mechanisch und elektrisch verbunden werden. Aluminium ist jedoch nur unter Anwendung von aggressiven Flußmitteln lötbar. Diese können aber nicht mehr vollständig von der Lötstelle entfernt werden und führen daher zu Korrosion. Vorteilhaft als Material für die Anschlußelemente wäre beispielsweise Kupfer, da sich dieses Metall leicht, und zwar ohne Verwendung aggressiver Flußmittel löten läßt. Kupfer kann aber, selbst unter Anwendung von Ultraschall, 5 nicht mit dünnen Tantalschichten verbunden werden. Es ist schon vorgeschlagen worden, eine Aluminiumfolie als Zwischenlage zwischen zwei nicht unmittelbar miteinander mittels Ultraschall verschweißbare Metalle zu bringen, da sich Aluminium mit fast allen technisch interessanten Metallen verschweißen läßt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschlußdraht für Dünnschichtbaugruppen anzugeben, der einerseits mit Tantal verschweißbar, andererseits aber auch in herkömmlicher Technik verarbeitbar, z. B. weich lötbar ist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Anschlußdraht mindestens an der mit der Tantalschicht zu verbindenden Stelle eine aufgewalzte Schicht aus Aluminium aufweist.
• Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Die Aluminiumschicht kann beliebig dick gemacht werden, was mit anderen Verfahren, wie Aufdampfen oder Aufstäuben, in so einfacher Weise nicht möglich ist. Dicke Aluminiumschichten zeigen eine größere Festigkeit als dünne, insbesondere dann, wenn die Anschlußdrähte selbst einen größeren Querschnitt besitzen. Das Ultraschallschweißen läßt sich in besonders einfacher Weise durchführen. Es braucht lediglich das bereits fest mit dem Aluminium verbundene Anschlußelement auf die Tantalschicht aufgelegt zu werden. Besondere Justier- und Haltevorrichtungen sind nicht erforderlich. Je nach Dicke der Drähte kann auch die Dicke der Aluminiumschicht eingestellt werden. Beispielsweise ist für einen Draht einer Gesamtdicke von 0,2 mm Dicke eine Aluminiumauflage von etwa 0,1 mm zweckmäßig. Die erfindungsgemäßen Anschlußdrähte werden hergestellt, indem z. B. eine Kupfer- oder Neusilberfolie und eine Aluminiumfolie miteinander verwalzt werden. Aus der erhaltenen Walzfolie können dann Bänder abgeschnitten werden, die direkt als Anschlußelemente verwendbar sind.
• Auch hierbei kann das Aluminium nur an der zu verbindenden Stelle des Metallteiles aufgebracht werden, indem beispielsweise vor dem Walzen ein Aluminiumband quer auf eine Kupfer- oder Neusilberfolie gelegt wird.
• Soll das Anschlußelement aus irgendwelchen Gründen rund sein, beispielsweise weil das freie Ende zu dem Anschlußstecker des Dünnschichtbauelements bzw. der Dünnschichtbaugruppe verarbeitet werden soll, die Verbindungsstelle jedoch großflächig sein, so kann ein Ende des Drahtes flach geschlagen und auf eine Seite des flach geschlagenen Endes eine Aluminiumfolie aufgewalzt werden.
• Unter Einwirkung von Ultraschall lassen sich mit sehr geringen Druckkräften auf kaltem Weg Schweißverbindungen sehr hoher Festigkeit herstellen. Mit dem Anschlußdraht gemäß der Erfindung werden Verbindungsstellen erzielt, deren Festigkeit und 'C7bergangswiderstand die derzeit gestellten Anforderungen bei weitem übertreffen. Beispielsweise betragen die Scherfestigkeiten mehr als 1 kp/mm2. Es lassen sich auch Anschlußdrähte aus anderen Metallen als Kupfer oder Neusilber denken, die erfindungsgemäß an der mit der Tantalschicht zu verbindenden Stelle eine aufgewalzte Schicht aus Aluminium aufweisen, um eine Ultraschallschweißung zu ermöglichen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Anschlußdraht aus Kupfer oder Neusilber, insbesondere als äußeres Anschlußelement, zum Befestigen an dünnen, gegebenenfalls mit einer Oxidschicht bedeckten Tantalschichten, die auf nichtmetallischen Trägerkörpern aufgebracht sind, insbesondere an Dünnschichtbaugruppen der Elektronik, durch Schweißen mit Hilfe von Ultraschall, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht mindestens an der mit der Tantalschicht zu verbindenden Stelle eine aufgewalzte Schicht aus Aluminium aufweist.