DE1765783B1

DE1765783B1 - Verfahren zur herstellung einer mehrzahl von fuer den einbau in gedruckte schaltungen geeigneten halterungen

Info

Publication number: DE1765783B1
Application number: DE19681765783
Authority: DE
Inventors: Martin Caulton; Distefano Ralph David; Knight Stanley Paul
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-07-17
Filing date: 1968-07-17
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1225380A; US3554821A

Description

a) Ausbilden eines Verbundmaterials aus Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hereinem ersten Metallfilm und einer daran 15 stellung einer Mehrzahl von für den Einbau in anhaftenden Schicht eines ätzbaren Isolier- gedruckte Schaltungen geeigneten Halterungen zum materials, welches bei Einwirken . einer Einsetzen elektrischer Bauelemente, insbesondere Strahlung unterschiedliche Ätzempfindlich- Halbleiterbauelemente, deren Elektrodenkontakte keiten der bestrahlten bzw. nicht bestrahlten mit metallischen Kontaktflächen der Halterungen Bereiche zeigt; 20 verbunden werden.

b) Bestrahlen von Teilen der Isoliermaterial- Es ist bekannt (deutsche Auslegeschriften schicht entsprechend einem vorbestimmten, 1238 975 und 1234 817), Halbleiterbauelemente so die Form der Halterungen bestimmenden in gedruckte Schaltungen einzufügen, daß die an Muster; einer Oberfläche des Bauelementes angeordneten

c) selektives Ablagern eines haftenden zweiten 35 Kontaktflächen unter Zwischenlage von stäbchen-Metallfilms auf den dem Muster entspre- förmigen Kontaktelementen unmittelbar mit den chenden Bereichen der dem ersten Metall- entsprechend den Kontaktflächen des Halbleiterbaufilm gegenüberliegenden Seite der Isolier- elementes angeordneten Endpunkten der gedruckten schicht; Leiter verbunden werden können. Dieses Verfahren

d) Entfernen der zwischen den Bereichen des 30 setzt eine sorgfältige Justierung der Halbleiterbauzweiten Metallfilms befindlichen Bereiche elemente hinsichtlich der Leiterstreif en der gedruckder Isolierschicht durch Ätzen, so daß die ten Schaltungsplatine voraus, welche insofern Isolierschicht in der Form der Halterungen schwierig ist, als die Kontaktflächen der Bauelemente stehenbleibt; nicht mehr sichtbar sind, wenn die Bauelemente auf

e) Entfernen der zwischen den stehengeblie- 35 die Schaltungsplatine aufgesetzt sind. Weiterhin ist benen Formen befindlichen Bereiche des es bekannt (USA.-Patentschrift 2 984595), die ersten Metallfilms zur Trennung in einzelne Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung aus meh-Halterungen. reren Schichten verschiedener Metalle, wie Kupfer,

Nickel, Rhodium, aufzubauen und in das Plastik-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 material der Schaltungsplatine einzubetten,
kennzeichnet, daß die dem Muster entsprechen- Die Aufgabe der Erfindung besteht dagegen in den Bereiche U-förmig ausgebildet sind. der Angabe eines Verfahrens zur Herstellung von

3. Verfahren nach Anspruchs, dadurch ge- Halterungen, mit Hilfe deren elektrische Baukennzeichnet, daß der zweite Metallfilm auf den elemente, wie Halbleiterbauelemente, in einfacher beiden Schenkeln jedes U-förmigen Bereiches 45 Weise in eine gedruckte Schaltung eingefügt werden abgelagert wird. . können, wobei die Kontaktflächen nicht wie bei den

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- bekannten Verfahren verdeckt werden, sondern kennzeichnet, daß die Breite mindestens eines der sichtbar bleiben, so daß die Gefahr von Irrtümern Schenkel in derselben Größenordnung wie die und Fehlanschlüssen ausgeschaltet ist und die An-Dicke der Isoliermaterialschicht liegt. 5o Schlüsse zur Verbindung mit den gedruckten Leitern

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- frei zugänglich bleiben.

kennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein licht- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch empfindliches Glas und die Strahlung Ultra- die folgenden Verfahrensschritte
violettstrahlung ist und daß der Bestrahlungsschritt (b) dem Schritt (α) der Ausbildung des 55 a) Ausbilden eines Verbundmaterials aus einem Verbundmaterials vorangeht. ersten Metallfilm und einer daran anhaftenden

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- Schicht eines ätzbaren Isoliermaterials, welches kennzeichnet, daß nach dem Schritt (b) und vor bei Einwirken einer Strahlung unterschiedliche dem Schritt (ä) die Isoliermaterialschicht einer Ätzemfindlichkeiten der bestrahlten bzw. nicht Wärmebehandlung mit einem derartigen Tempe- ^6o bestrahlten Bereiche zeigt;
ratur-Zeit-Verlauf unterworfen wird, daß die b) Bestrahlen von Teilen der Isoliermaterialschicht Ätzgeschwindigkeit der bestrahlten Bereiche entsprechend einem vorbestimmten, die Form gegenüber den unbestrahlten Bereichen ver- der Halterungen bestimmenden Muster;
größert wird. c) selektives Ablagern eines haftenden zweiten

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- ⁶S Metallfilms auf den dem Muster entsprechenden kennzeichnet, daß die Oberfläche der Isolier- Bereichen der dem ersten Metallfihn gegenüberschicht vor dem Aufdampfen des ersten Metall- liegenden Seite der Isolierschicht;

films optisch poliert wird. · d) Entfernen der zwischen den Bereichen des

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zweiten Metallfilms befindlichen Bereiche der Erfindung, bei der die Anschlußschichtenbereiche 4' Isolierschicht durch Ätzen, so daß die Isolier- und 5' überkragen, so daß sie unmittelbar mit der schicht in der Form der Halterungen stehen- darunterliegenden gedruckten Schaltungsplatine verbleibt; bunden werden können, auf welcher der Träger-

e) Entfernen der zwischen den stehengebliebenen 5 film 2 befestigt wird.

Formen befindlichen Bereiche des ersten Metall- F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung, wie ein

films zur Trennung in einzelne Halterungen. Transistorplättchen von der Halterung 1 aufgenom

men wird und wie die zusammengebaute Halterung

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der auf einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt wird. Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt io Die Halterung enthält einen Mikrowellentransistor 6,

Fig. IA eine bevorzugte Ausführungsform einer dessen Kollektorelektrode 7 an der Unterfläche des erfindungsgemäßen Halterung für ein elektrisches Halbleiterplättchens und dessen Emitter- und Basis-Bauelement, elektroden 8 bzw, 9 an der oberen Fläche des HaIb-

Fig. IB eine andere Ausführungsform der Halte- leiterplättchens sich befinden. Die Emitterelektrode8 rung, 15 ist mit der Anschlußschicht 4 über eine kurze Lei-

Fig. 2 in schematischer Form eine Halterung tung 10 aus einem Golddraht mit einem Durchmesser gemäß der Erfindung, die ein aktives Halbleiter- von etwa ²⁵/iooo mm verbunden, die Basiselektrode 9 element enthält und auf einer gedruckten Schaltung ist mit der Ansehlußschicht 5 über eine gleiche befestigt ist, Leitung 11 verbunden. Die Verbindungsleitungen 10

F i g. 3 den detaillierten Aufbau einer Halterung 20 und 11 können mit den Elektroden und den Angemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab, schlußflächen durch Löten oder durch Ultraschall-

F i g. 4 einen Querschnitt durch verschiedene Hai- verbindungsverfahren verbunden sein. Die Kollektorterungen zur Erläuterung der Erfindung, elektrode 7 an der Unterseite des Transistorplätt-

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht von drei chensö ist innerhalb der Öffnung des U, welche das Halterungen in einer Zwischenstufe der Herstellung, 25 Isoliermaterial 3 frei läßt, auf den Trägerfilm 2 auf-

Fig. 6 einen Querschnitt durch drei Halterungen gelötet.

während einer weiteren Zwischenstufe der Herstel- Die fertige Halterung wird auf einer gedruckten

lung und Schaltungsplatine 12, die ein streifenförmiges Mikro-

F i g. 7 einen Querschnitt durch drei Halterungen wellenübertragungsleitermuster hat, befestigt. Der kurz vor ihrer Fertigstellung. 30 Trägerfilm 2 der Halterung 1 ist unmittelbar auf eine

Fig. IA zeigt mit Maßangaben eine Halterung Anschlußlasche 13 aufgelötet, die elektrisch mit der für elektrische Bauelemente, die gemäß der Erfin- Kollektorleitung 14 verbunden ist. Diese Verbindung dung hergestellt ist. Sie ist für die Aufnahme eines ergibt einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Transistorplättchens in der Größenordnung von Transistor 6 und der Leitungsanschlußlasche 13 und 0,375 mm im Quadrat und 0,125 mm Höhe be- 35 der Platine 12.

stimmt. Die Halterung umfaßt eine Metallschicht 2, Die elektrischen Leiter 15 und 16, die parallel ge-

auf der eine U-förmige Isolierschicht 3 befestigt ist, schaltet sind, um die durch sie gebildete Serienindukdie aus einem selektiv ätzbaren lichtempfindlichen tivität zu verringern, sind mit ihren gegenüberliegen-Material besteht. Auf den Schenkeln des U sind den Enden an die Basisanschlußschicht 5 bzw. die Anschlußschichten 4 und S angeordnet. Typische 40 Basisleitung 17 angeschlossen. In gleicher Weise verbevorzugte Werte für die Abmessungen der Halte- binden elektrische Leiter 18 und 19 die Emitteranrung sind in der Tabelle der Fig. IA angeführt. schlußschicht4 mit der Emitterleitungsgrundfläche Der offene Bereich in der Mitte des U, der zur 20, so daß der eingebaute Transistor in Emitter-Aufnahme des Transistorplättchens vorgesehen ist, grundschaltung arbeitet.

hat Abmessungen b und / von 0,5 mm im Quadrat, 45 Die Halterung 1 stellt somit einen Aufbau dar, der die nur geringfügig größer als das Plättchen selbst sich besonders gut für mikrominiaturisierte Hochfresind. Die Dicke d der Isolierschicht 3 beträgt quenzbauelemente hoher Leistung eignet, insbe-0,125 mm und ist praktisch gleich der des zu haltern- sondere als Gehäuse für Halbleiterbauelemente, Der den Transistorplättchens. Aufbau ist mechanisch fest und widerstandsfähig

Die Halterung nach Fig. IA ist also außerordent- so gegen Wärmestöße und läßt sich leicht von der lieh klein und ergibt daher nur sehr niedrige parasi- Schaltplatine 12 entfernen, ohne daß diese oder der täre Impedanzen und außerdem einen sehr guten Transistor 6 dabei beschädigt wird,
thermischen Kontakt zwischen dem Transistorplätt- Fig. 3 zeigt weitere Einzelheiten der Halterung 1

chen und jeder Unterlage, auf welcher der tragende von Fig. IA in vergrößertem Maßstab. Der Träger-Film 2 befestigt wird. 55 film 2 ist geschichtet und besteht aus einer dünnen

Bei der Montage wird das elektrische Bauelement, Chromlage 21, die fest mit der Unterfläche der Isodas bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfin- lierschicht 3 verbunden ist, welche in einer bevordung ein Halbleiterelement ist, auf dem Trägerfilm 2 zugten Ausführungsform der Erfindung ein selektiv innerhalb der offenen Fläche des U befestigt, und ätzbares lichtempfindliches Glas ist. Die Chromdie Elektroden auf der oberen Fläche des Bau- ⁶^ schicht 21 hängt fest an der Glasschicht 3 und hat elementes werden mit den entsprechenden Anschluß- eine Dicke in der Größenordnung von 200 A,
schichten 4 und 5 verbunden. Auf der oberen Fläche Neben der Chromschicht 21 ist eine relativ dicke

der Isolierschicht 3 können natürlich auch mehrere Kupferlage 22 vorgesehen, deren Gesamtdicke etwa Anschlußschichten vorgesehen sein, wenn mehrere ⁷⁵/iooo mm beträgt. Diese Kupferlage 22 verleiht dem Anschlüsse . zu verbinden sind, und die Isolier- ⁶5 Trägerfilm 2 die mechanische Festigkeit. Unmittelbar schicht 3 kann selbstverständlich auch eine andere auf der Kupferlage 22 befindet sich eine Nickel-Form als die U-Form haben. schicht 23, auf der wiederum eine Goldschicht 24 an-

Fig. IB zeigt eine andere Ausführungsform der geordnet ist. Die Goldschicht24 ist vorzugsweise

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außerordentlich rein (Reinheitsgrad etwa 99,9%), von Metallfilmen 36 und 37 genügender Breite, so

damit sich gute Weichlöteigenschaften ergeben. Die daß dort elektrische Verbindungen hergestellt werden

Nickelschicht 23 wirkt als Sperre, damit kein Gold können.

durch die Kupferlage22 in die Grenzfläche zwischen In Fig. 4B ist die Breite der Schenkel jedoch auf der Chromschicht 21 und angrenzenden Glasschicht 3 5 den Wert W herabgesetzt, welcher die gleiche diffundieren kann. Man hat beobachtet, daß bei Größenordnung wie die Dicke der Isolierschicht einem Eindiffundieren von Gold in diese Zwischen- 34-35 hat. In diesem Falle ist der auf der Oberfläche die Chromschicht 21 sich von der Glas- fläche der Schenkel 34 und 35 für die Ablagerung der schicht 3 zu lösen sucht. Die Glasschicht 3 ist U-for- entsprechenden Anschlußflächen 36 und 37 zur Vermig ausgebildet, und die Öfinung des U enthält eine ίο fügung stehende Platz außerordentlich klein, so daß Nickelschicht 25, welche auf der Kupferschicht 22 es praktisch nicht möglich ist, eine brauchbare angeordnet ist. Die Nickelschicht 22 wird wiederum Halterung mit diesen Abmessungen herzustellen. Davon einer reinen Goldschicht 26 (99,9%) bedeckt. her ist ein übliches Ätzmaterial ungeeignet für die Auf der oberen Fläche der Glasschicht 3 befinden Herstellung der mikrominiaturisierten Halterungen sich Metällfilme 27 und 28, die den Anschlußschich- 15 nach der Erfindung, da die Breite, die für die Schenten 4 und 5 der F i g. 1 und 2 entsprechen und als kel der Halterung benötigt wird, auf einen Wert be-Anschlußflächen für die Elektroden dienen, die sich grenzt ist, der wesentlich größer als die Dicke der auf der Oberfläche des elektrischen Bauelementes be- Glasschicht 3 ist.

finden, welche innerhalb des offenen Bereiches des In Fig. 4C ist ein Aufbau dargestellt, der unter Aufbaues 1 montiert werden soll. Jeder der Metall- 20 Verwendung eines selektiv ätzbaren Glases für die filme 27 und 28 enthält erstens eine dünne Chrom- Isolierschenkel 34 und 35 hergestellt ist. Bei einem schicht 29 (Größenordnung 200 A), welche gut an selektiv ätzbaren Glas zeigen Teile des Glases, die der darunterliegenden Glasschicht haftet, zweitens einer selektiven Ätzung nach Einwirkung einer eine relativ dicke Kupferlage 30, drittens eine dar- Strahlung und Entwicklung unterworfen sind, einen überliegende Nickelschicht 31 und viertens eine 25 wesentlich unterschiedlichen Aufbau in einer geeigaußerordentlich reine Goldschicht 32, welche auf der neten Ätzlösung im Gegensatz zu den Teilen des Nickelschicht 31 angeordnet ist und die für eine gute Glases, welche nicht der Strahlung ausgesetzt waren. Ultraschallverbindung benötigte Charakteristik lie- Damit werden die bestrahlten Teile der Glasschicht fert. Die Kupferlage 30 ist nicht wesentlich, wird je- nach der Entwicklung sehr schnell abgetragen, wähdoch bei dem bevorzugten Verfahren der Erfindung 30 rend die nicht bestrahlten Teile praktisch nicht anvorgesehen, gegriffen werden, so daß bei einer Bestrahlung der Die Isolierschicht 3, welche bei den nach dem er- zu entfernenden Glasschicht durch die gesamte Dicke findungsgemäßen Verfahren hergestellten Halterun- der Schicht und bei anschließendem Einwirken einer gen vorgesehen ist, soll ein strahlungsempfindliches Ätzlösung die verbleibenden Schenkel 34 und 35 sehr selektiv ätzbares Material sein. Der Grund hierfür 35 steile Neigungen haben. Dadurch wird es möglich, liegt darin, daß die Breite der beiden Schenkel der U-förmige Aufbauten herzustellen, bei denen die U-förmigen Halterung, die in Fig. IA die Ab- Breite der Schenkel in derselben Größenordnung wie messung w hat, in derselben Größenordnung wie die die Dicke der Isolierschicht liegt. Dicke- der Isolierschicht ist. Bei der Anwendung Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des ■üblicher Ätzmethoden treten Schwierigkeiten auf, 40 Aufbaus nach Fig. IA wird nun im einzelnen bewenn solche relativen Abmessungen gefordert sind. schrieben. Hierbei sind selbstverständlich im Rahmen Diese Schwierigkeiten sind am besten an Hand von der Erfindung Abweichungen möglich, beispielsweise Fig. 4 verständlich. kann in Einzelfällen die Reihe der Verfahrens-F ig. 4 zeigt verschiedene Querschnitte des U-f or- schritte geändert werden, oder es können andere Memigen Aufbaus, welcher erstens einen tragenden Me- 45 talle als die angeführten verwendet werden, wenn sie tallfilm 33, zweitens eine Isolierschicht mit parallelen die erforderlichen Eigenschaften besitzen. Schenkelteilen 34 und 35 und drittens Anschluß- Das bevorzugte Verfahren der Erfindung beginnt flächen 36 und 37 auf jedem der Schenkel 34 bzw. mit der Reinigung der beiden Hauptoberflächen eines 35 enthält. Die Fig.4A und 4B stellen die Halte- sogenannten Fotoformglasplättchens mit einer Ausrung nach Ätzschritten zur Bildung der Isolier- 5° gangsdicke von 0,375 mm, Fotoformglas ist ein lichtschenkel 34 und 35 dar, die aus einer in üblicher- empfindliches, selektiv ätzbares Glas, das unter der weise ätzbaren Isoliersubstanz (im Gegensatz zur Handelsnummer 8603 von der Firma Corning Glass selektiv ätzbaren Substanz) hergestellt sind. Der Auf- Works, Corning, New York, in den Handel gebracht bau nach Fig. 4C entsteht, wenn die Isolierschenkel wird. Das Fotoformglas ist empfindlich für ultra-

und 35 aus einem selektiv ätzbaren Material her- 55 violette Strahlung, so daß diejenigen Teile des Glases, gestellt sind, wie es beim erfindungsgemäßen Ver- die solcher Strahlung ausgesetzt worden sind, sich fahren der Fall ist. nach dem Entwickeln schnell in einer Flußsäureätz-

Die Breite w der Schenkel des Isoliermaterials 34 lösung auflösen.

und 35 ist wesentlich größer als die Dicke r der Iso- Obwohl dieses Fotoformglas wegen seiner guten

lierschicht. Bei Anwendung einer Ätzlösung wird 60 mechanischen Eigenschaften und seines relativ guten das Isoliermaterial 34-35 mit der gleichen Geschwin- Ätzverhältnisses vorzugsweise verwendet wird, eignen digkeit sowohl in horizontaler als auch in vertikaler sich auch andere bekannte lichtempfindliche Glas-Richtung abgetragen, so daß beide Schenkel 34 und materialien. Ein solches Glas und das Verfahren

nach dem Beenden des Ätzvorganges praktisch zum Ätzen dieses Glases ist in einem Aufsatz die gleiche Neigung haben. Da die Breite w der 65 »Chemical Machining of Photosensitive Glass« von Schenkel 34 und 35 wesentlich größer als die S.D.Stookey beschrieben, der in der Zeitschrift Dicke r der Isolierschicht ist, bleibt genügend Raum Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 45, S. 115 auf der Oberfläche der Schenkel für die Ablagerung vom Januar 1953 veröffentlicht ist.

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Eine geeignete Maske mit einem Muster von Lösung auf den verbleibenden Mikrostop oder das

U-förmigen undurchsichtigen Flächen entsprechend Fotoresistmaterial: der letztlich gewünschten U-Form der Halterung 1

wird auf einer Oberfläche des Glasplättchens pla- 20 g 37%igen (Gewichtsprozent) Natriumziert. Das Glasplättchen wird dann durch die Maske 5 Hydroxid . einer Ultraviolettstrahlung (Wellenlänge 3100A) 20 g Trinatriumphosphat, ausgesetzt, so daß es bis auf die abgedeckten U-förmigen Bereiche belichtet wird. Auf einem einzigen wobei diese Stoffe in so viel Wasser aufgelöst wer-Glasplättchen kann auf diese Weise eine sehr große den, daß 11 Lösung entsteht. Diese Lösung wird auf Zahl der U-förmigen Muster ausgebildet werden. Bei io eine Temperatur von etwa 60° C aufgeheizt, ehe sie den in F i g. 1A dargestellten Abmessungen ist es auf den Mikrostoplack oder das Fotoresistmaterial möglich, auf einem Plättchen von 2,5 cm der Kan- einwirkt.

tenlänge im Quadrat etwa 1000 Muster auszubilden. Das Glasplättchen wird dann sorgfältig chemisch Das belichtete Glasplättchen, auf dem die nicht gereinigt, indem es erstens in Trichlorethylen eingebelichteten U-förmigen Muster leicht erkennbar sind, 15 taucht wird, zweitens einer Ultraschallbehandlung in wird nun durch eine Wärmebehandlung entwickelt, Wasser mit einem Detergant (Sparkleen der Firma so daß die Löslichkeit (in Flußsäure) der von der Calgon Corporation, Pittburgh, Pennsylvania) ausgeultravioletten Strahlung belichteten Teile wesentlich setzt wird und drittens in Chromerge (eine Chromvergrößert wird. Schwefelsäurelösung der Firma Manostat Corpora-Das belichtete Glasplättchen wird für die Entwick- 20 tion, New York) eingetaucht wird, welche eine Temlung in einen lichtdichten Ofen gebracht, wobei es peratur von 60° C hat.

natürlich gegen Ultraviolettstrahlung im Raumlicht Das chemisch gereinigte Glasplättchen wird dann abgeschirmt sein muß, und die Ofentemperatur wird in eine Vakuumverdampfungskammer eingebracht allmählich auf etwa 500⁰C erhöht (etwas unterhalb und auf eine Temperatur von etwa 35O⁰C erhitzt, der Erreichungstemperatur des Glases). Auf diese 25 Dabei werden auf die Hauptoberfläche des Glas-Temperatur wird der Ofen etwa 30 Minuten lang ge- plättchens Chromschichten aufgedampft, während halten, dann wird die Temperatur auf etwa 580° C das Plättchen eine Temperatur von oder in der Nähe erhöht, wo das Glas zu erweichen beginnt, und von 350⁰C hat. Die Dicke dieser Chromschichten, 90 Minuten -auf dieser Temperatur gehalten. Am welche in den Zeichnungen den Schichten 21 und 29 Ende'dieses Zeitraumes wird der Ofen abgeschaltet 30 entsprechen, beträgt etwa 200 Ä. Das Chrom wird und kann über Nacht abkühlen (die Abkühlung deshalb verwendet, weil es gut am Glas haftet, selbstdauert etwa 14 Stunden). verständlich können auch andere geeignete gut Diese Entwicklüngsangaben sind typisch, können haftende Metalle -verwendet werden. Gute Ergebjedoch zwischen unterschiedlichen Chargen des Foto- nisse werden auch erreicht, wenn die Temperatur formiglases schwanken. 35 nicht genau 35O⁰C beträgt, sondern zwischen 200

Das Glasplätfchen wird dann aus dem abgekühlten und 4.00° C liegt. ' . Ofen herausgenommen und durch leichtes sand- Der nächste Verfahrensschritt besteht im Auf+ strahlen' gereinigt. Die durch die Ultraviolettstrah- dampfen von Kupferlagen auf jede der dünnen hing belichteten Teile des Glases können nun leicht Chromsehichten. Dies wird: dadurch bewirkt, daß geätzt werden, während die nicht belichteten Teile 40 erstens ein kurzer Kupferdampfstöß auf die Chromdes Glases nicht mehr lichtempfindlich sind. ·■ oberflächen aufgedampft wird,' während das Plätt-AIs nächstes wird das Plättchen geschliffen und auf chen eine erhöhte Temperatur von etwa 350° C aufbeiden "Haüptoberflächen bis zu einer Enddicke von Weist, und zweitens anschließend eine relativ dicke 0,125 mm optisch poliert. Dieses Polieren ist im Lage (etwa 4 Mikron) Kupfer aufgedampft wird; Falle sehr kleiner Aufbauten notwendig, damit 45 wobei das > Glasplättchen währenddes Aufdampfens erstens die angrenzenden Chromsehichten, die später dieser relativ dicken Kupferschichten abkühlen kann, abgelagert werden, gut am Glas haften, zweitens die Beim Aufdampfen des Kupfers während des Abanschließend verwendete Ätzlösung nicht in die kühlens des Glases werden jegliche Spannungen inChrom-Glas-Zwischenfläche eindringt und drittens folge des unterschiedlichen thermischen Ausdehnens unterschiedliche Ausdehnungen, die beim optischen 50 und Zusammenziehens der Kupfer- und Glasschich* Polieren nur einer Oberfläche auftreten, kein Werfen ten bei dem sich ergebenden Aufbau. minimal gedes Glases verursachen. harten.' '■'·■" ' ' ν --- ■■ -.

Das- entwickelte und polierte Glasplättchen wird Nun wird eine Schicht Fotoresistmaterial (Shipley dann in einen geeigneten Schutzlack eingetaucht, bei- AZ340) auf eine der Kupferflächen des Glasplättsoielsweise den Lackmikrostop der Firma Michigan S5 chens aufgebracht und einem Fötöätzverfähren ünter-Chromium" and Chemical Company, Detroit, worferi, bei welchem das Fotoresistmaterial nur von Michigan, damit seine beiden Oberflächen über- denjenigen Teilen der Kupferschicht entfernt wird, zogen werden und nur ein' Kantenbereich unge- welche auf den Schenkeln der vorerwähnt belichschützt bleibt. Dieser ungeschützte Kantenbereich teten U-förmigen Flächen des Glases liegen. Diese bewird einer Flußsäureätzung unterworfen, so daß die 60 lichteten Schenkelflächen werden mit Nickel mit einer geätzte Kante als Bezugskante für die Ausrichtung Dicke von' etwa 1 Mikron elektröplättiert. der Masken während der folgenden Bearbeitungs- Auf die Nickelschicht wird eine Goldschicht mit schritte dient. einer Dicke von etwa 3 Mikron' elektröplättiert. Für Der Mikrostoplack wird dann in gleicher Weise jeden dieser Elektroplattierungjsschritte dient die reentfernt wie das in den folgenden Verfahrensschrit- 65 lativ dicke Kupferschicht, welche unter jeder Schenten verwendete Fotoresistmaterial Shipley AZ 340, kelfläche liegt, als elektrischer Anschluß. Die vernänilich durch Eintauchen des Plättchens in Aceton wendete Nickelplattierlösung ist vorzugsweise das und -'-anschließendes" Einwirkenlassen der folgenden übliche Watts-Nickel-Bad. Es können; auch" andere

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Nickelplattierlösungen verwendet werden, jedoch Nun wird das Plättchen in eine Lösung von sollen in der Plattierlösung keine organischen Zu- 20°/oiger (Gewichtsprozent) Flußsäure eingetaucht, sätze verwendet werden. Als Goldplattierlösung so daß die ursprünglich der Ultraviolettstrahlung auswurde »Temperex« der Firma Sel-Rex Corporation, gesetzten Teile des Glases weggeätzt werden. Da das Nutley, New Jersey, verwendet. 5 Fotoformglas ein Ätzverhältnis von etwa 20:1 hat Das Shipley Fotoresistmaterial wird nun in gleicher (unter Ätzverhältnis versteht man das Verhältnis der Weise wie die vorerwähnte Fotoresistsctiicht entfernt. Abbauraten der belichteten und der nicht belichteten

Der Aufbau der bis zu diesem Schritt gediehenen Bereiche), bleiben die Wände des entstehenden U-för-Halterungen ist in Fig. 5 dargestellt, die eine kleine migen Glasteiles praktisch senkrecht. Die Flußsäure Fläche des Glasplättchens mit drei aneinandergren- ίο entfernt das Glas zwischen den Schenkeln jedes, zenden, teilweise fertiggestellten Halterungen veran- U-förmigen Teiles und auch das Glas zwischen beschaulicht. Die schattierten Bereiche der F i g. 6 sind nachbarten U-förmigen Teilen, die Teile des Glasplättchens, die nicht der Ultra- Das Plättchen wird dann aus dem Flußsäureätzviolettstrahlung ausgesetzt waren. Diese unbelich- mittel herausgenommen und in die vorerwähnte teten Teile haben die Form der U-förmigen Bereiche 15 Chromätzlösung eingetaucht, so daß die Chrom- und dienen bei den fertigen Halterungen 1 als Iso- schicht 21 von allen Teilen der unteren Fläche des lierschicht 3. Plättchens entfernt wird, außer dort, wo es nicht von

Als nächstes wird auf die untere Fläche des Platt- den U-förmigen Glasflächen bedeckt ist. Während der chens, welche nicht mit Nickel und Gold plattiert Flußsäure und Chromätzschritte schützen die Goldist, ein Schutzüberzug aus Mikrostop aufgebracht, 20 schichten 24 und 32 die unter ihnen liegenden und das Plättchen wird in eine übliche Eisenchlorid- Flächen der teilweise fertiggestellten Aufbauten, kupferätzlösung eingetaucht (wie sie beispielsweise Wiederum wird eine Schicht des Fotoresistmatevon der Hunts Company hergestellt wird), damit alle rials Shipley AZ 340 auf die obere Fläche des Platt-Teile der belichteten Kupferschicht auf der Ober- chens aufgebracht, das nun als einteiliger Aufbau nur fläche des Plättchens entfernt werden außer den 25 durch die Kupferschicht 22 a zusammengehalten Teilen, welche unter den nickel/goldplattierten wird, und fotogeätzt, so daß nur die Bereiche zwi-Schenkeln an den U-förmigen Bereichen liegen. Hier- sehen den Schenkeln jeder der U-förmigen Flächen auf wird das Plättchen in die nachstehend genannte belichtet werden.

Chromätzlösung eingetaucht, so daß die Teile der Diese belichteten Flächen werden nun mit dem

Chromschicht entfernt werden, welche unter den 30 Shipley-Küpferreiniger Nr. 7 gereinigt. Anschließend

Flächen liegen, von denen die Kupferschicht entfernt wird Mikrostoplack auf die untere Fläche des Plätt-

worden war. Die Ätzlösung besteht aus 95 Teilen chens aufgebracht, und die belichteten Flächen zwi-

einer 37°/oigen (Gewichtsprozent) Chlorwasserstoff- sehen den Schenkeln der U-förmigen Bereiche wer-

säure und 5 Teilen Wasser, und sie wird auf eine den mit einer Nickelschicht 25 einer Dicke von etwa

Temperatur von 65 bis 70⁰C gebracht. 35 1 Mikron elektroplattiert, auf welche eine GoId-

Nach dem Kupfer-Chrom-Ätzen wird der Mikro- schicht 26 mit einer Dicke von etwa 3 Mikron äufstoplack von der unteren Fläche des Plättchens wie gebracht wird. Die Nickel- und Goldplattierlösungen vorher entfernt. Dann wird der gleiche Lack auf die sind die gleichen wie oben. Dann wird das Foto-Oberseite des Plättchens aufgebracht, welche die auf- resistmaterial von der oberen Fläche des Plättchens plattierten Schenkelflächen enthält, und die untere 40 entfernt.

Fläche des Plättchens wird mit einer zusätzlichen Das Plättchen ist in diesem Zustand in F i g. 7

Kupferschicht einer Dicke von etwa ²⁵/iooo mm elek- dargestellt, und die U-förmigen Aufbauten werden

troplattiert. Der Mikrostoplack wird dann von der nur durch die Kupferschicht 22 a zusammengehalten,

oberen Oberfläche des Plättchens wieder entfernt. Als letzter Schritt wird das Plättchen in die vorer-

AIs nächstes wird das Plättchen-mit dem Foto- 45 wähnte Eisenchloridkupferätzlösung eingetaucht, so resistmaterial Shipley AZ340 überzogen. Das auf daß diejenigen Teile der Schicht 22a entfernt werder Unterseite des Plättchens befindliche Fotoresist- den, welche die Halterungen miteinander verbinden, material wird fotogeätzt, so daß diejenigen Flächen so daß sie nunmehr in einzelne Teile 1 zerfallen, freigelegt werden, die sich neben den belichteten Bei jedem der vorerwähnten Verfahrensschritte, U-förmigen Bereichen im Glas befinden. Diese be- 50 wo das Shipley-Fotoresistmaterial auf das Plättchen lichteten Flächen werden zusätzlich mit Kupfer in aufgebracht wird, wird vorzugsweise das Plättchen einer Dicke von etwa ⁷⁵/iooo mm elektroplattiert. einer Erstbehandlung in der folgenden Weise unter-Dann wird eine 1 Mikron starke Nickelschicht auf worfen, damit eine gute Adhäsion des Fotoresistmadie ⁷⁵/ionomm dicken Kupferflächen aufplattiert, und terials an dem Plättchen erreicht wird: auf die 1 Mikron starke Nickelschicht wird eine reine 55

Goldschicht von 3 bis 5 Mikron Dicke elektroplat- 1. Eintauchen des Plättchens in einen Shipley

tiert. Die Nickel- und Goldplattierlösungen sind die Nr. 7 Kupferreiniger zur Entfernung von Kupfer-

bleichen, wie sie vorerwähnt sind, während als oxyden und Rost;

Kupferplattierlösung »Udylite UBAC Bright Acid 2. Eintauchen des Plättchens in Ammonium-Per-

Copper Plating Process« der Firma Udylite Corpo- 60 sulfat zum Feinätzen der Plättchenoberfläche;

ration, Detroit, Michigan,, verwendet wird. 3. Eintauchen des Plättchens in Aceton;

Nach diesem Verfahrensschritt zeigt der Aufbau 4, Eintauchen des Plättchens in Isopropylalkohol

die in Fig. 6 im Querschnitt dargestellte Form, bei und

der die metallischen Anschlußflächen 27 und 28 auf 5. Aufheizen des Plättchens für 5 Minuten auf

den Schenkeln der U-förmigen Bereiche fertig sind, 65 6O⁰C. ebenso wie die tragende Metallschicht, die aus den

Schichten 21 bis 24 besteht und unter diesen U-för- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hermigen Abschnitten liegt, gestellten Halterungen sind in den Fig. IA und 3

dargestellt. Um die überkragenden Leiter der Fig. IB herzustellen, ist es nur notwendig, daß die metallischen Schenkelanschlußflächen 27 und 28 mit einer etwas größeren Breite abgelagert werden als die darunterliegenden Schenkelteile der Glasschicht 3, so daß die Anschlußflächen 27 und 28 über diese Glasschenkelteile hinausragen.

Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren von einem selektiv ätzbaren Glasplättchen ausgeht, kann auch zunächst der Trägerfilm 2 ausgebildet werden und die lichtempfindliche Glasschicht 3 auf diesen

Trägerfilm abgelagert werden. Ferner ist es möglich, die verschiedenen Ätzschritte in einer anderen Reihenfolge auszuführen. An Stelle durch selektive Elektroplattierung können die Nickel- und Goldschichten 31 und 32 ebenso wie die Kupfer-, Nickel- und Goldschichten 22 b, 23 und 24 auch über die gesamte Plättchenoberfläche abgelagert werden und derartig fotogeätzt werden, daß die gewünschten Formen entstehen, auch können stromfreie selektive Plattiertechniken angewandt werden, welche die Fotoresistmuster als Plattierschablone verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 . 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1,5 oder 6, PatentansDriiche· dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine . ' weitere Metallschicht mit einer guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit selektiv auf die

1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl 5 Oberfläche des ersten Metallfilms innerhalb der von für den Einbau in gedruckte Schaltungen U-Form elektroplattiert wird,

geeigneten Halterungen zum Einsetzen elektrischer Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, deren Elektrodenkontakte mit

metallischen Kontaktflächen der Halterungen ίο

Verbundenwerden, gekennzeichnet durch
die Verfahrensschritte