DE1965493B2 - Schichtmaterial - Google Patents

Schichtmaterial

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DE1965493B2 DE19691965493 DE1965493A DE1965493B2 DE 1965493 B2 DE1965493 B2 DE 1965493B2 DE 19691965493 DE19691965493 DE 19691965493 DE 1965493 A DE1965493 A DE 1965493A DE 1965493 B2 DE1965493 B2 DE 1965493B2
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Description

elementen mit auf einem Träger angeordneten gedruckten Schaltungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Zwischenträgerschicht ein an seiner Oberseite mit einer Haftschicht versehenes Unterlegpapier vorgesehen ist, daß auf die Haftschicht ein Schaltungsmuster aufgedruckt ist, und daß über dem aufgedruckten Schaltungsmuster eine Tragschicht angebracht ist.
Das erfindungsgemäße Schichtmaterial hat wesentlich: Vorteile. Das erfindungsgemäße Schichtmatenal besteht im wesentlichen aus vier Schichten, einem Unterlegpapier, einer darauf angeordneten Haftschicht, einem darauf gedruckten Schaltungsmuster und einer darüber angeordneten Tragschicht. Das Unteiiegpapier dient als Zwischenträgermaterial, das es durch seine Beschaffenheit ermöglicht, daß die gedruckte Schaltung in einem üblichen Druckverfahren auf üblichen Druckmaschinen vorgenommen wird. Pie Anordnung einer Haftschicht auf dem Unterlegpapier und das Drucken der gedrucluen Schaltung auf diese Haftschicht ermöglicht es wiederum, das Unterlegpapier zu einem späteren Zeitpunkt bei einem noch zu erläuternden Verfahrensvorgang wieder abzuziehen bzw. zu entfernen. Die über der gedruckten Schaltung angeordnete Tragschicht hat zwei Funktionen. Sie deckt einmal die gedruckte Schaltung ab und schützt sie somit gegen äußere Einflüsse und sie dient außerdem als Schicht, die die gedruckte Schaltung in ihrer Lage hält, selbst wenn das Unterlugpapier entfernt wird. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtmaterials lassen sich Schaltungselemente mit auf einem Träger angeordneten gedruckten Schaltungen auf einfache und wirtschaftliche Weise mit hoher Präzision herstellen. Zur Anbringung einer gedruckten Schaltung auf einem festen Träger wird von einem Schichtmaterial, das die gewünschte gedruckte Schaltung enthält, das Unterlegpapier entfernt und dann wird das gedruckte Schaltungsmuster mit seiner von dem Unterlegpapier befreiten Seite auf den endgültigen Träger aufgelegt. Das Schaltungsmuster ist dabei nach außen hin immer noch durch die Tragschicht abgedeckt. Die Tragschicht macht es auch möglich, das Schaltungsmuster nach Entfernen des Unterlegpapiers auf einfache Weise zu handhaben und auf dem endgültigen Träger anzubringen. Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Schichtmaterial ist bei dem erfinL'.ungsgemäßen Schichtmatcrial diejenige Fläche des gedruckten Schaltungsmusters, die mit dem endgültigen Träger in Berührung kommt, vollständig üben, da es sich um diejenige Fläche handelt, die vorher mit der Oberfläche des Unterlegpapiers in Berührung stand. Bei Verwendung des crfindungsgemäßen Schichtmatenals ist daher eine vollständig gleichmäßige Berührung aller Teile des Schaltungsmusters mit der Oberfläche des endgültigen Trägers gewährleistet. Ein Durchbiegen einzelner Teile des Schaltungsmusters zur Oberfläche des endgültigen Trägers hin und ein dadurch hervorgerufenes Einreißen sind bei dem erfindungsjrzmäßcn Schichtmaterial somit von vornherein ausgeschlossen. Nach dem Anlegen der gedruckten Schaltung mit der Tragschicht auf den endgültigen Träger wird das Schaltungsmuster mit der Tragschicht an den endgültigen Träger angedrückt. Außerdem wird das Gesamtgcbilde erhitzt. Dadurch wird das gedruckte Schaltungsmuster mit dem endgültigen Träger, der beizeitig wird die inigscmwn durch Erhitzung gebrannt bzw. weggeschmolzen. Es ergibt sich dann ein Schaltungselement mit einer auf einem Träger angeordneten gedruckten Schaltung. Bei dem erfindungsgemäßen Schichtmaterial ist die jeweilige ge-
" ' ' nach beiden Seiten hin auf der
as Unterlegpapier und auf der anderen seue uim-u die Tragschicht nach außen ab- ;t. Das erfindungsgemäße Schichtmaterial kann ohne weiteres transportiert und als selbstän-Produkt gehandhabt werden und kann bei Bedarf am jeweiligen Verarbeitungsort verwendet werden, um eine gewünschte gedruckte Schaltung auf einem endgültigen Träger anzubringen.
Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Schichtmatenals und seine Verwendung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die '■, ifinduag an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen vergrößerten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schichtmatenal,
Fig. 2A, 2B und 2C Verfahrensübersichten zur beispielsweisen Herstellung einer gedruckten Schaltung oder IC mit dem erfindungsgemäßen Schichtmaterial,
F i g. 3 und 4 verschiedene Beisspiele des Schichtmaterials im Querschnitt,
F i g. 5 A und 5 B in der Draufsicht und im Querschnitt das Herstellungsverfahren einer IC mit dem erfindungsgemäßen Schichtmaterial und
F i g. 6 ein Beispiel einer mit dem erfindungsgemäßen Schichtmaterial hergestellten IC. Das Schichtmatenal für gedruckte Leitungen oder integrierte Schaltungen ist in den Figuren der Zeichnung durch T angedeutet.
Fig. 1 zeigt ein Unterlegpapier 1, eine darauf gebildete Haftschicht 2, ein gedrucktes Muster 3 mit einem darauf gebildeten Leitungsmuster und/oder einem passiven Schaltungselement, wie etwa einem Widerstand, und eine darauf gebildete Tragschicht 4. Das Unterlegpapier 1 befiehl vorzugsweise aus hygroskopischem Papier. Die Haftschicht 2 45 wird vorzugsweise von einem wasserlöslichen Kleblet, der sich hauptsächlich aus löslichen . wie etwa Polyvinylalkohol und Dextrin, setzt. Es kann auch mit einem druckempfindlichen Haftmittel gearbeitet werden. 50 Wie das gedruckte Muster 3 zeigt, insbesondere der Teil, an dem ein Leitungsmuster oder eine Elektrode gewünscht wird, kann der Siebdruck mit einer leitenden Paste erfolgen, die durch Vermischen von Glasflittern und leitendem Pulver hergestellt wird, wie 55 etwa Silber oder Palladium in einem organischen BindeiTii"el. das bei dem nachfolgenden Back- oder Sinterprozeß weggebrannt wird. An der Stelle, an der ein Widerstandsmuster benötigt wird, wird mit einer pastenartigen Widerstandsfarbe gearbeitet, in der 60 Glasflitter, das erwähnte leitende Pulver, Silberoxyd lladiumoxyd in dem erwähnten organischen .ittci gemischt sind. Zur Herstellung eines iators wird eine dielektrische Farbe aufbv.u.u~»:. Das Aufdrucken kann, wie die Zeichnung 65 zeigt, nacheinander erfolgen, wobei nach dem Druck Leitungsschemas 3 a das Widerstandsschema 3'b beschriebenen Teil gedruckt wird.
" ~ ist, daß das Muster oder Schema 3,
3 α, 3 b auf das Unterlegpapier 1, also auf Papier gedruckt wird, wobei wie beim gewöhnlichen Druck mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit gearbeitet werden kann. Das Unterlegpapier 1 ist dünn und flexibel gehalten. Beim Druck auf der flachen Ebene einer geeigneten Basis ist die bedruckte Seite eben und das Drucken kann so erfolgen, daß das Sieb des Druckers und jedes Teil gleichmäßig und eng zueinander passen. Dadurch kann das Drucken bequem mit hoher Genauigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit erfolgen.
Die Tragschicht 4 soll das gedruckte Muster 3 genau an der vorgegebenen Stelle halten, wenn das Unterlegpapier 1, wie im folgenden beschrieben, abgezogen wird und besteht aus einem organischen Färb-, Lackfilm oder dergleichen, der bei dem nachfolgenden Backprozeß bei etwa 500° C eingebrannt wird. Die Tragschicht 4 kann durch Aufsprühen einer Lösung von Acrylharz mit 50 Gewichtsprozent Motaorylester und 50 Gewichtsprozent Verdünner mit hohem Siedepunkt hergestellt werden.
F i g. 2 zeigt die Herstellung gedruckter Leitungen, einer IC oder einer Dickfilmschaltung mit einem Schichtmaterial T dieser Zusammensetzung. Bei Verwendung eines wasserlöslichen Klebstoffes 2 läßt sich das als Druckmedium benutzte Unterlegpapier 1 abziehen, wenn das ganze Schichtmaterial T oder zumindest das Unterlegpapier 1 angefeuchtet und gelöst wird. Bei Verwendung eines druckempfindlichen Klebemittels für das Klebepapier 2 läßt sich das Unterlegpapier 1 unter gewisser Kraftanwendung mechanisch abziehen (Fig. 2A). Die Tragschicht 4 mit dem Muster 3, von dem das Untcrlegpapier 1 abgezogen ist, wird in der vorgegebenen Lage auf ein beispielsweise aus Aluminium- oder Berylliumoxyd bestehendes keramisches Substrat 5 gebracht, wobei die Seite mit dem Muster 3 nach innen gerichtet ist (Fig. 2B). Das Muster 3 wird unter dem erforderlichen Druck mit dem Substrat 5 fest verbacken. Das Backen kann in einem Ofen bei etwa 500 bis 800° C während 60 bis 150 Minuten erfolgen. Dabei brennt die Tragschicht 4 ab und man erhält die gedruckte Leitung. IC oder Dickfilmschaltung 6 auf dem Substrat 5 mit dem Muster 3 (F i g. 2 C)".
Wenn die Tragschicht 4 aus dem erwähnten transparenten Material besteht, kann das Positionieren des Musters 3 auf dem Substrat 5 erfolgen, während das Muster 3. auch bei innenliegendem Muster, durch die Tragschicht 4 beobachtet wird. Im Ausführungsbeispiel besteht das Muster 3 zwar nur aus einer einzigen Schicht, doch kann das Muster 3 auch in mehreren Schichten angeordnet werden, wobei die Vorteile der Erfindung besonders hervortreten. Ein Ausführungsbeispiel zeigt die F i g. 3.
Genauso wie bei der Erläuterung zu F i g. 2 wird nach Vorbereitung des Unterlegpapieres 1. der Haftschicht 2 und des ersten Musters, das das gedruckte Muster auf der unteren Schicht werden soll, diese Haftschicht 7, z. B. Glas, durch das gleiche Druckverfahren mit dem gewünschten Muster mindestens an der Stelle überzogen, die von dem darauf zu bildenden gedruckten Muster isoliert werden soll. Das zweite Muster 3 wird nach dem gleichen Verfahren wie das erste Muster 3 aufgedruckt und darüber die Tragschicht 4 gebildet. Infolge der unteren Schicht mit dem Muster 3 wird in diesem Fall das obere Muster 3 uneben und aufgerauht. Dies stellt jedoch kein ernstes Problem dar. da diese Unebenheiten (Rauheit) zahlenmäßig bei etwa 10 bis 100 liegen. Genauso wie das in Fig. 3 gezeigte Muster mit zwei Schichten lassen sich auch drei oder mehrere Schichten herstellen.
Außerdem kann man auch ohne Herstellung eines Musters mit mehreren Schichten zwei oder drei Arten von Schichtmaterial mit unterschiedlichen gedruckten Mustern 3 herstellen, sie überlappend auf einem Substrat anbringen, gleichzeitig backen und eventuell
ίο ein Mehrschichtsubstrat bilden. Bei den obigen Ausführungsbeispielen wurde das Muster 3 mittels der Haftschicht 2 auf das Unterlegpapier 1 gedruckt.
Gemäß F i g. 4 wird ein dünnes Papier 8, Reispapier oder Zigarettenpapier, mittels der Haftschicht 2 auf dem Unterlegpapier 1 angebracht. Auf dieser dünnen Schicht 8 werden dann das gedruckte Muster 3 und die Tragschicht 4 nacheinander wie im beschriebenen Falle gebildet. Zur Herstellung eines
ao gedruckten Leitungssubstrates mit einem solchen Schichtmaterial T wird das Unterlegpapier 1 genauso wie vorher abgezogen, die Tragschicht 4 auf der gegenüberliegenden Seite des dünnen Papieres 8 eng auf dem Hauptteil des Substrates 5 angeordnet, wor-
s5 auf das Backen erfolgen kann. In diesem Fall ist die Ausdehnung oder Zusammenziehung infolge der Feuchtigkeit geringer als bei einer einfacheren Konstruktion, bei der nur das L'nterlegpapier 1 verwendet wird, so daß das Drucken des Musters mit höherer Genauigkeit und Auflösung erfolgen kann.
In F i g. 2 ist das gedruckte Muster 3 lediglich auf einer Seite des Substrats 5 angebracht. Es ist jedoch auch möglich, unter Verwendung des Schichtmaterials nach der Erfindung, Muster auf beiden Seiten des Substrats 5 herzustellen. In diesem Fall wird, wie die F i g. 5 A und 5 B zeigen, das gedruckte Muster, das auf beiden Seiten des Substrats 5 erzeugt werden soll, auf einem Schichtmaterial gebildet, wobei zum Backen das Schichtmaterial T, beispielsweise ein Schichtmaterial mit einem Aufbau nach Fig. 1. von dem das Unterlegpapier 1 abgezogen ist, das Substrat 5 dicht umschließt.
Auf diese Weise ist es möglich, nach Wenden des Substrats 5 das Muster 3 auf jeder Weite zu verbinden. Da es nicht mehr nötig ist, ein E .rrchgangsloch im Substrat vorzusehen und die Muster auf den beiden Seiten des Substrats durch Metallplattierung der Innenseite des Durchgangsloches elektrisch zu verbinden, entfallen die damit bisher verbundenen Schwierigkeiten, und die Serienproduktion wird vereinfacht.
Nachdem durch das Backen die Tragschicht 4 abgebrannt und das gedruckte Muster 3 mit dem Substrat 5 verbacken ist. ist es auch möglich, wie F i g. 6 zeigt. Teile 9. wie einzelne Halbleiterplättchen oder Haibleiter-IC-Plättchen auf dem Leitungsteil entsprechend dem Muster 3 auf jeder Seite des Substrates 5 durch nach unten gerichtetes Verbinden elektrisch oder mechanisch anzubringen und den Leitungsteil auf der anderen Seite des Substrates 5 am Leitungsteil 1 des vorgenannten Teiles auf der Platte 10 durch Löten zu befestigen. Somit lassen sich durch Verwendung des erfindungsgemäßen Übertragpapiers beim Herstellen eines gedruckten Musters eine Reihe von Vorteilen erzielen:
I. Die Handhabung wird leichter und das Verfahren vereinfacht.
II. Cr, lassen sich gedruckte Muster einheitlicher Stärke und Dichte erzielen (dadurch wird bei Widerstandsmustern die Widerstandsabweichung kleiner).
III. Metallische und nichtmetallische Werkstoffe können gleichzeitig verarbeitet werden (Widerstände, Leitungsteil, Elektroden Mnd Glasmuster werden gleichzeitig gewonnen).
IV. Wie aus den F i g. 5 und 6 hervorgeht, ist das Bedrucken der Seiten eines Substrates S ebenso einfach wie einer gewölbten Fläche. Mit einem einzigen Schichtmaterial erzielt man ohne weiteres ein doppelseitig bedrucktes Substrat.
V. Das Drucken erfolgt immer auf dem Unterlegpapier oder einem dünnen Papier. Die Glätte der Substratfläche ist deshalb ohne Belang.
VI. Es lassen sich Mehrschichtmuster und Muster mit großen Flächen (Mehrfach-IC) bedrucken.
Erreicht wird dies gemäß der Erfindung durch ein Schichtmaterial mit einem Unterlegpapier, durch eine auf dem Unterlegpapier direkt oder mittels dünnem
ίο Papier angebrachten Haftschicht, durch ein auf die Haftschicht aufgedrucktes Leitungs- oder Schaltungselementemuster sowie durch eine auf dem Muster angebrachte Tragschicht. Dieses Schichtmaterial wird zur Herstellung der gewünschten Leitungsschaltuns oder integrierten Schaltung verwendet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209 51

Claims (9)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schichtmate-Patentansprüche: rial, das eine Zwischenträgerschicht, beispielsweise aus Papier oder Kunststoffolie, aufweist, auf der ein
1. Schichtmaterial, das eine Zwischenträger- Schaltungsmuster aufgedruckt ist und auf dessen Verschicht, beispielsweise aus Papier oder Kunst- 5 wendung.
stoffolie, aufweist, auf der ein Schaltungsmuster Es ist ein Verfahren zum Anbringen von gedruckaufgedruckt ist, dadurch gekennzeich- ten Schaltungen auf einer endgültigen Trägerplatte net, daß als Zwischenträgerschicht ein an seiner bekannt, bei dem ein Schichtmaterial der eingangs Oberseite mit einer Haftschicht (2) versehenes erläuterten Art Verwendung findet. Das bekannte Unterlegpapier (1) vorgesehen ist, daß auf die io Schichtmaterial besteht aus einer löslichen Plastik-Haftschicht (2) ein Schaltungsmuster aufgedruckt schicht oder aus einem Spezialübertragungspapicr, ist, und daß über dem aufgedruckten Schaltungs- auf die bzw. das die Schaltung aufgedruckt ist. Bei muster (3, 3 α, 3Z>) eine Tragschicht (4) an- diesem bekannten Schichtmaterial ist die Schaltung gebracht ist. unmittelbar auf die Plastikschicht oder das Spezial-
2. Schichtmaterial nach Anspruch 1, dadurch 15 Übertragungspapier aufgedruckt und ist nach oben gekennzeichnet, daß die Haftschicht (2) auf dem hin nicht abgedeckt. Um mittels dieses bekannten Unterlegpapier (1) entweder unmittelbar oder Schichtmaterials eine gedruckte Schaltung auf einer unter Zwischenschaltung eines dünnen Papiers endgültigen Trägerplatte anbringen zu können, wird (8) angebracht ist. das Schichtmaterial mit seiner bedruckten Seite zu
3. Schichtmaterial nach Anspruch 1 oder 2, da- 20 der endgültigen Trägerplatte hingewendet und dann durch gekennzeichnet, daß zwischen der Haft- auf die Trägerplatte aufgeklebt. Anschließend schicht (1) und der Tragschicht (4) mehrere ge- wird die lösliche Plastikschicht oder das Spezialdruckte Schaltungsmuster übereinander vorge- Übertragungspapier durch Abziehen. Verbrennen sehen sind, die durch Trennschichten (7) vonein- oder durch ein Lösungsmittel von der gedruckander getrennt sind. 25 ten Schaltung und der endgültigen Trägerplatte
4. Schichtmaterial nach mindestens einem der entfernt.
Ansprüche 1 bu 3, dadurch gekennzeichnet, daß Die aufgedruckte Schaltung ist bei dem bekannten
die Haftschicht (2) aus einem wasserlöslichen Schichtmaterial nach oben nicht abgedeckt und da-
und, oder druckempfindlichen Klebemittel besteht. her durch Einwirkungen von außen, beispielsweise
5. Schichtmaterial nach mindestens einem der 30 Stöße oder Kratzer, leicht zu beschädigen oder zu Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zerstören. Das Schichtmaterial kann daher auch nur das Schaltungsmuster (3, 3 a, 3 b) im Siebdruck unter größten Vorsichtsmaßnahmen transportiert aus einer leitenden Paste hergestellt ist, die ins- werden und erfordert bei seiner Handhabung sehr besondere Glasmehl und ein Pulver eines tempe- viel Geschick und Sorgfalt. Je nach der durch die raturfesten Metalls oder Metalloxyds mit organi- 35 gedruckte Schaltung darzustellenden Schaltelemente nischem Bindemittel enthält. und Leitungswege ergeben sich in der gedruckten
6. Schichtmaterial nach mindestens einem der Schaltung untereinander unterschiedlich dicke bzw. Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß hohe Bereiche. Unter Umständen wurde die gedie Tragschicht (4) aus einem organischen Ein- druckte Schaltung durch Nacheinanderschalten mehbrennlack od. dgl. besteht. 40 rerer Druckvorgänge erzeugt, wobei beispielsweise zu-
7. Schichtmaterial wenigstens nach Anspruch 3, nächst die Leitungen gedruckt werden und dann dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht etwaige Widerstandselcmente oder kapazitive EIe-(7) aus Glas besteht. mente aufgedruckt worden sind, die eine größere
8. Verwendung des Schichtmaterials nach min- Dicke aufweisen. Die bei dem bekannten Schichtdestens einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Her- 45 material auf dem endgültigen Träger anzubringende stellung von Schaltungselementen mit einem auf Fläche des gedruckten Schaltungsmusters ist daher einem festen Träger angeordneten Schaltungs- keineswegs eben, sondern weist eine Fläche mit muster durch Entfernen des Unterlegpapiers (2) unterschiedlich hohen Erhebungen auf. Beim Aufvom Schichtmaterial und Auflegen des von der kleben des Schaltungsmusters auf den endgültigen Tragschicht (4) gehaltenen Schaltungsmustcrs (3, 50 Träger ergeben sich daher zwischen den einzelnen 3 a, 3/)) auf den festen Träger (5) und durch Zu- Elementen des Schaltungsmustcrs und der Fläche des samnienbacken bzw. Zusammenbrennen des endgültigen Trägers entweder unterschiedlich starke Schaltungsmustcrs mit dem Träger durch Erhitzen K'ebstoffschichten oder die gedruckte Schaltung wird und Anwendung von Druck bei gleichzeitigem beim Aufkleben in Richtung auf die Fläche des end-Wegbrennen bzw. Wegschmelzen der Tragschicht. 55 gültigen Trägers hin verbogen. Dabei können Risse
9. Verwendung des Schichtmaterials nach min- in einzelnen Elementen der gedruckten Schaltung destens einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstcl- auftreten, durch die die gesamte Schaltung zerstört lung von Schaltungselemcnten mit mehreren über- wird. Insgesamt gesehen ist das gesamte Schichteinander auf einem festen Träger angeordneten material daher ungünstig empfindlich. Die Hcrstel-Schaltungsmustern durch Entfernen des Unter- 60 lung zuverlässig funktionierender Schaltelemente mit legpapiers von mehreren Schichtmatcrialicn und gedruckten Schaltungen auf einer festen Trägerplatte Auflegen der von der jeweiligen Tragschicht ge- auf wirtschaftliche Weise ist mittels des bekannten haltcnen Schaltungsmuster übereinander auf den Schichttnaterials somit nicht möglich.
festen Träger und anschließendem Zusammen- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
backen bzw. Zusammenbrennen unter Druck- 65 Schichtmaterial der eingangs erläuterten Art zu
und Temperatiiranwendiing. schaffen, das einfach und präzise herstellbar und
robust und gut transportierbar ist, und dessen Verwendung eine wirtschaftliche Herstellung von Schalt-
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