DE3939627A1 - Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagen - Google Patents
Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagenInfo
- Publication number
- DE3939627A1 DE3939627A1 DE19893939627 DE3939627A DE3939627A1 DE 3939627 A1 DE3939627 A1 DE 3939627A1 DE 19893939627 DE19893939627 DE 19893939627 DE 3939627 A DE3939627 A DE 3939627A DE 3939627 A1 DE3939627 A1 DE 3939627A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- ceramic
- adhesive resin
- base
- hardened
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
- H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/832—Applying energy for connecting
- H01L2224/8322—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
- H01L2224/83224—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation using a laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01014—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0102—Calcium [Ca]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01054—Xenon [Xe]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01058—Cerium [Ce]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01074—Tungsten [W]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01076—Osmium [Os]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/06—Polymers
- H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
- H01L2924/07802—Adhesive characteristics other than chemical not being an ohmic electrical conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19041—Component type being a capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19043—Component type being a resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung von
Schichtschaltungen mit einem Keramiksubstrat auf Unterlagen aus
Metall, Keramik oder Kunststoff mittels eines Klebharzes.
Schichtschaltungen sind miniaturisierte Netzwerke aus Leitbah
nen, Widerständen (R) und Kondensatoren (C) in Dickschicht
oder Dünnfilmtechnik. Die Erzeugung der R/C- und Leitungsnetz
werke von Schichtschaltungen erfolgt überwiegend auf Keramik
substraten. Zur Herstellung von integrierten Schichtschaltungen
werden die Schaltungen zusätzlich mit aktiven und passiven Ein
zelbauelementen, wie Dioden, Transistoren und Kondensatoren,
oder integrierten Halbleiterschaltungen (IC) bestückt (siehe
dazu: H. Reichl "Hybridintegration", 2. Auflage, Hüthig-Verlag
Heidelberg, 1988, Seiten 13 bis 27).
Die Montage von Schichtschaltungen auf Unterlagen erfolgt aus
verschiedenen Gründen, wie bessere Handhabung, Schutz vor me
chanischer Zerstörung (bei nachfolgenden Arbeitsschritten) und
Wärmeabfuhr. Die Unterlage kann dabei auch Teil eines Gehäuse
körpers sein, der die Schaltung gegen Umgebungseinflüsse
schützt, beispielsweise die Bodenplatte. Als Unterlagen werden
meist metallische Werkstoffe verwendet, aber auch keramische
Werkstoffe und Kunststoffe können als Unterlage dienen
(H. Reichl, a. a. O., Seite 249).
Zur Befestigung von Schichtschaltungen bzw. Keramiksubstraten
auf Unterlagen ist die Verwendung von kalt- oder warmhärtenden
Klebharzen bekannt. Als chemische Basis für diese Klebharze
dienen vorzugsweise Epoxidharze, Siliconharze, Urethanharze und
Acrylatharze. Zur Erhöhung der Wärmeleitung werden den Klebhar
zen Füllstoffe zugesetzt, insbesondere Aluminiumoxid. Bei kalt
härtenden Klebharzen ist von Nachteil, daß sie wenig ferti
gungsfreundlich sind und technische Mängel aufweisen. Kalthär
tende Klebharze sind darüber hinaus wegen der zum Teil extrem
kurzen Gebrauchsdauer (Topfzeit) technisch schwierig handhab
bar. Zudem besitzen kalthärtende Klebharze keine ausreichende
thermische Belastbarkeit, da die Glasübergangstemperatur der
gehärteten Harze nicht hoch genug liegt. Andererseits sind aber
auch warmhärtende Klebharze wenig fertigungsfreundlich, da der
thermische Härtungsprozeß zeitaufwendig ist und sich nur
schwierig in einen rationellen Fertigungsdurchlauf integrieren
läßt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs ge
nannten Art zur Befestigung von Schichtschaltungen, die ein Ke
ramiksubstrat aufweisen, auf Unterlagen mittels eines Klebhar
zes in der Weise auszugestalten, daß das Klebharz als lösungs
mittelfreies Einkomponentensystem ohne Begrenzung der Ge
brauchsdauer (Topfzeit) verarbeitbar ist und schnell gehärtet
werden kann, so daß es gut in einen kontinuierlichen Ferti
gungsablauf zu integrieren ist und die Härtung des Klebharzes
somit nicht zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt im Ferti
gungsdurchlauf wird. Außerdem soll die Härtung bei niedrigen
Temperaturen durchgeführt werden können, so daß kein uner
wünschtes Fließen des Klebharzes durch Wärmeeinwirkung ein
tritt. Ferner sollen die gehärteten Klebharzschichten eine hohe
thermische Belastbarkeit besitzen, verbunden mit einer guten
Wärmeleitfähigkeit und Elastizität.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf die Unter
lage und/oder auf die zu verklebende Rückseite eines Substrats
aus Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramik mit einer Dicke
bis zu 1500 µm ein UV-härtbares Klebharz aufgebracht wird, daß
die Schichtschaltung bzw. das Substrat auf der Unterlage posi
tioniert wird und daß die Schichtschaltung bzw. die Vorderseite
des Substrats mit UV-Licht bestrahlt wird, wobei durch den
durch das Substrat hindurchtretenden Anteil des UV-Lichts die
Härtung des Klebharzes bewirkt wird.
Es ist zwar an sich bekannt, daß Gegenstände mit einem durch
Strahlung härtbaren Harz, das als Schicht zwischen zwei Ober
flächen der Gegenstände eingebracht wird, miteinander verklebt
werden können, wenn zumindest einer der Gegenstände für aktini
sche Strahlung durchlässig ist, d.h. beispielsweise aus Glas
besteht (siehe dazu: EP-PS 01 45 653). Es war jedoch völlig
überraschend und konnte nicht vorhergesehen werden, daß der bei
Schichtschaltungen mit einem Substrat aus Aluminiumoxid- oder
Aluminiumnitridkeramik, selbst bei einer Dicke des Substrats
bis zu 1500 µm, durch das Substrat hindurchtretende geringe An
teil an UV-Strahlung in der Lage ist, eine vollständige Härtung
von Klebharzschichten zu bewirken. So wurde beispielsweise
festgestellt, daß bei einer 0,635 mm dicken Aluminiumoxidke
ramik die UV-Transmission nur ca. 4% beträgt und bei einer
1,016 mm dicken Keramik nur noch ca. 0,6%.
Aus der DE-OS 26 02 574 sind photopolymerisierbare Zusammen
setzungen bekannt, die unter anderem als Kleber für solche An
wendungszwecke brauchbar sind, bei denen sie in situ bestrahlt
werden können, beispielsweise bei der Bildung von Schichtkör
pern oder Laminaten, wo eine Lage oder Schicht oder beide
strahlungsdurchlässig sind, wie dies bei Glasschichten oder
einigen Kunststoffschichten der Fall ist. Dies bedeutet aber,
wie in der DE-OS 36 43 400 ausgeführt ist, nichts anderes, als
daß die beschriebenen Zusammensetzungen nur solche Substrate
vollständig zu verkleben vermögen, von denen mindestens eines
die für die Initiierung und Weiterführung der Polymerisations
reaktion erforderliche Strahlung durchläßt. Für die erforderli
che Strahlung nicht durchlässige Substrate können mit den be
schriebenen Zusammensetzungen somit nicht verklebt werden.
Dementsprechend wird in der DE-OS 36 43 400 - und auch in der
DE-OS 36 43 399 - zum Verkleben von nicht-transparenten Sub
straten bzw. Flächen ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem spe
zielle Klebemischungen auf wenigstens eine der zu verklebenden
(Substrat-)Flächen aufgebracht werden und durch Bestrahlung mit
elektromagnetischer Strahlung (für eine begrenzte Zeit) die
Polymerisation der Klebemischung eingeleitet wird. Die zu ver
klebenden und mit Klebemischung beschichteten Flächen fügt man
dann zusammen und läßt die verklebende Polymermischung aushär
ten, d. h. man läßt den initiierten Härtungsvorgang weiterlau
fen, bis eine feste Bindung entstanden ist. Ein entsprechendes
Verfahren ist auch bereits aus der US-PS 42 19 377 zum Verkle
ben von opaken und wärmeempfindlichen Substraten bekannt.
Eine weitere Möglichkeit zum Verkleben von zwei wahlweise aus
Metall, Glas, Keramik oder Holz bestehenden Oberflächen ist aus
der DE-PS 28 03 881 bekannt. Hierbei wird eine Schicht einer
flüssigen Masse - in Abwesenheit einer Substanz, die zu einem
erheblichen Grad lichtinduzierter Polymerisation führt, - mit
aktinischer Strahlung belichtet, bis sich die Masse durch Pho
topolymerisation einer darin enthaltenen photopolymerisierbaren
Verbindung zu einer weitgehend festen, durchlaufenden Folie
verfestigt. Diese Folie wird dann zwischen die beiden Oberflä
chen und in Berührung damit eingelegt und dann wird erhitzt, um
ein in der Masse enthaltenes, im wesentlichen im heißhärtenden
Zustand verbliebenes Epoxidharz zu härten.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine gut haftende
Befestigung von Schichtschaltungen auf Unterlagen aus Metall,
Keramik oder Kunststoff erreicht. Die bei diesem Verfahren ein
gesetzten Schichtschaltungen weisen Keramiksubstrate mit einer
Dicke bis zu 1500 µm auf. Vorteilhaft beträgt die Dicke der Ke
ramiksubstrate weniger als 1100 µm, und vorzugsweise liegt sie
unterhalb von 700 µm.
Als Bestrahlungsquellen können beim erfindungsgemäßen Verfahren
prinzipiell alle üblichen UV-Quellen eingesetzt werden, wie
Xenonstrahler, Wolframstrahler, Quecksilberniederdruck-, -mit
teldruck- und -hochdruckstrahler, Metallhalogenidstrahler und
Laser verschiedenster Art. Die UV-Emission der Strahler kann
kontinuierlich oder gepulst erfolgen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die auf das Keramik
substrat auftreffende UV-Leistungsdichte vorteilhaft mindestens
50 mW/cm2, vorzugsweise jedoch mindestens 100 mW/cm2. Derartige
Leistungsdichten können mit Strahlern der genannten Art bei
kontinuierlicher Emission problemlos erreicht werden. Dabei
kann es zweckmäßig sein, die Strahler in Verbindung mit fokus
sierenden optischen Komponenten, wie Reflektoren und Linsen, zu
betreiben sowie die Strahlung mit Hilfe von lichtleitenden Me
dien an den Ort der Bestrahlung zu führen.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird das Klebharz vorteilhaft
radikalisch und/oder kationisch gehärtet. Aufgrund der gerin
gen, durch das Keramiksubstrat hindurchgehenden UV-Intensität
muß das Klebharz dabei hochreaktiv eingestellt sein.
Geeignete UV-härtbare Klebharze sind insbesondere kationisch
härtbare Epoxidharzmischungen auf Basis von Diglycidylethern,
wie Bisphenol A-Epoxidharze, Bisphenol F-Epoxidharze, Phenol
novolak-Epoxidharze, Kresolnovolak-Epoxidharze und ringepoxi
dierte cycloaliphatische Epoxidharze, in Verbindung mit Photo
initiatoren auf Basis von Triarylsulfoniumsalzen, die Hexa
fluorphosphat und/oder Hexafluorantimonat als Anion enthalten.
Zur Erhöhung der Härtungsgeschwindigkeit und zur Verbesserung
der mechanischen Formstoffeigenschaften können diese Epoxid
harzmischungen zusammen mit Vinylethern, wie Tripropylenglykol
divinylether, und/oder Hydroxyl- bzw. Polyhydroxylverbindungen,
wie Polyoxyalkylenpolyolen, Polyalkylenpolyolen und cycloali
phatischen Hydroxylverbindungen, sowie mit Mischungen dieser
Verbindungen eingesetzt werden.
Zur radikalischen UV-Härtung eignen sich Harzmischungen auf
Basis von niedermolekularen oder höhermolekularen Verbindungen
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, wie sie beispielsweise
bei (meth)acrylatfunktionellen Harzen vorliegen. Geeignete Har
ze sind hierbei (meth)acrylierte Epoxidharze, (meth) acrylierte
Polyether, (meth)acrylierte Polyurethane, (meth)acrylierte
Polyester und (meth)acrylierte Polysiloxane sowie die (Meth)
acrylsäureester mehrfach funktioneller Alkohole, wie Bisphenol
A und Trishydroxyethylisocyanurat. Die photoreaktive Einstel
lung dieser Harze erfolgt durch Zusatz von Photoinitiatoren.
Geeignete Photoinitiatoren sind intramolekular Radikale bilden
de Initiatoren, wie Benzoinderivate, Benzil- und Acetophenon
derivate sowie Benzoylphosphinoxide, und durch intermolekulare
H-Abstraktion Radikale bildende Initiatoren, wie Benzophenone
und Thioxanthone in Verbindung mit Coinitiatoren und/oder Sen
sibilisatoren. Derartige Photoinitiatoren sowie ihre Kombina
tion mit geeigneten Sensibilisatoren sind dem Fachmann hinläng
lich bekannt. Zur Erhöhung der Härtungsgeschwindigkeit und zur
Erniedrigung der Viskosität der UV-härtbaren Klebharze können
noch mono- und polyfunktionelle reaktive Verdünner eingesetzt
werden; geeignete reaktive Verdünner sind dem Fachmann eben
falls bekannt.
Die steigende Bestückungsdichte von Schichtschaltungen mit Bau
elementen und die damit verbundene zunehmende Wärmeentwicklung
erfordert oft die Verwendung wärmeleitender Klebharze. Beim er
findungsgemäßen Verfahren wird deshalb die Wärmeleitfähigkeit
der UV-härtbaren Klebharze vorteilhaft durch den Einsatz von
Füllstoffen erhöht. Geeignete Füllstoffe sind - aufgrund ihrer
Wärmeleitzahl - Aluminiumoxid, Quarzmehl und Bornitrid. Der Zu
satz von Füllstoffen kann auch zur Reduzierung der Wärmeausdeh
nung der gehärteten Klebharze zweckmäßig sein.
Ferner können die UV-härtbaren Klebharze vorteilhaft Additive
enthalten, die die Haftung bzw. die Benetzung fördern. Geeig
nete Additive sind beispielsweise Fluorkohlenwasserstofftensi
de, Silicon-Alkylenoxid-Copolymere und Acrylpolymere. Der Haf
tung kann beispielsweise der Zusatz von epoxy-(meth)acryloxy
bzw. mercaptofunktionellen Trialkoxysilanen zuträglich sein.
Für die Verarbeitung der UV-härtbaren Klebharze im Siebdruck-
oder Dispenserverfahren müssen die Harze ein bestimmtes, meist
thixotropes, rheologisches Verhalten besitzen. Die vom Anwen
dungsfall bestimmten rheologischen Eigenschaften können durch
Thixotropiermittel, wie feindisperse anorganische Füllstoffe,
beispielsweise pyrogene Kieselsäuren, Polyacrylate und Polyoxy
alkylenether, erreicht werden.
Fertigungsgerechte Auftragstechniken für die UV-härtbaren Kleb
harze sind der Siebdruck, das Dispenserverfahren und die Stem
peltechnik. Die Siebdrucktechnik ist insbesondere für den Kleb
harzauftrag in der Massenfertigung geeignet, weil dabei alle
Klebestellen eines Substrats gleichzeitig beschichtet werden.
Je nach Partikelgröße des Klebharzes und der geforderten Auf
tragsstärke können dazu beispielsweise Nylon- oder Stahlsiebe
mit 180 bis 325 mesh eingesetzt werden.
Beim Dispenserverfahren, d. h. mit Hilfe von Spritzen, deren
Auslaßöffnung eine Dosiernadel bildet, kann das Klebharz von
Hand oder automatisch dosiert werden. Die Klebharzmenge kann
beispielsweise über die Regelung von Druck und Zeit gesteuert
werden. Der Auftrag des Klebharzes in Stempeltechnik erfolgt
durch Eintauchen eines Metallstempels, dessen Fläche ca. 20%
kleiner als die spätere Klebefläche ist, in eine dünne Kleb
harzschicht. Das beim Herausziehen am Stempel haftende Klebharz
wird dann durch Aufdrücken des Stempels auf das Substrat trans
feriert.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll das erfindungsgemäße Ver
fahren noch näher erläutert werden. Die Zusammensetzung der in
den Beispielen eingesetzten Klebharze und die Klebharzkomponen
ten sind in Tabelle 1 bzw. 2 aufgeführt.
Die Komponenten der Klebharze A und B werden jeweils bei Raum
temperatur in einen Mischbehälter eingerührt, anschließend wer
den die Klebharzmischungen A und B unter Rühren und verminder
tem Druck (0,5 h; 60°C; <1 mbar) homogenisiert und entgast.
Danach werden die Klebharze nach dem "spin coating"-Verfahren
in einer Schichtdicke von 100 µm auf die Oberseite von 0,635 mm
dicken Al2O3-Keramiksubstraten (Rubalit® 708; Hoechst Ceramtec)
aufgebracht; die Keramiksubstrate wurden vor der Verwendung mit
Aceton gereinigt. Zur Härtung der Klebharze wird die Unterseite
der Keramiksubstrate jeweils 5 s mit UV-Licht bestrahlt; die
UV-A-Leistungsdichte beträgt dabei ca. 190 mW/cm2. Dazu dient
ein Bluepoint-Strahler UV-P 200 (Panacol-Elosol) mit 200 W-Hg-
Hochdruckstrahler, Quarzkondensator und UV-durchlässigem Flüs
siglichtleiter; Streulicht wird durch Aufsetzen eines lichtun
durchlässigen Kunststoffgehäuses auf die mit Klebharz versehene
Keramikoberseite ausgeschlossen. Die in Tabelle 3 angeführten
Ergebnisse zeigen, daß eine Bestrahlungszeit von 5 s für die
vollständige Härtung der Klebharze ausreichend ist.
Verwendet werden die Klebharze C und D; Klebharzaufbereitung,
Harzapplikation und UV-Bestrahlung erfolgen entsprechend den
Beispielen 1 und 2. Die Beurteilung der gehärteten Schichten
wird nach einer Lagerung von 24 h bei Raumtemperatur und 50%
relativer Feuchte durchgeführt. Die Ergebnisse sind Tabelle 3
zu entnehmen. Bei Klebharz C (Beispiel 3) ist die 100 µm-
Schicht nach 5 s gehärtet, bei Klebharz D (Beispiel 4) sind
dazu 30 s erforderlich.
Verwendet wird das Klebharz E; die Klebharzaufbereitung erfolgt
entsprechend den Beispielen 1 und 2. Die Oberfläche einer in
der Technik verwendeten Grundplatte (Aluminiumdruckguß) für Ke
ramikschichtschaltungen wird durch Sandstrahlen gereinigt. Auf
die gereinigte Oberfläche werden dann 3×3 Tropfen Klebharz im
Dispenserverfahren aufgebracht; die Steuerung der Klebharzmenge
erfolgt dabei über die Regelung von Druck und Zeit. Danach wird
auf die Grundplatte - im Bereich der Klebharz-Tropfen - ein mit
Aceton gereinigtes 0,635 mm dickes Al2O3-Keramiksubstrat (Ruba
lit® 708; 25,4 mm×25,4 mm) aufgesetzt. Das Keramiksubstrat
wird dann 30 s mit UV-Licht einer UV-A-Leistungsdichte von
150 mW/cm2 bestrahlt, wozu ein Bestrahlungsmodul (Fa. Hönle)
mit einem 400 W-Metallhalogenid-Hochdruckstrahler und ellipti
schem Reflektor verwendet wird. Die Haftfestigkeit des Keramik
substrats auf der Grundplatte wird nach einer Lagerung von 24 h
bei Raumtemperatur und 50% relativer Feuchte folgendermaßen
geprüft: Ein Schermeißel wird, im rechten Winkel zur Grundplat
te, an einer Seite des Keramiksubstrats angesetzt und die
Scherkraft erhöht. Dabei zeigt sich, daß der zur Verfügung
stehende Meßbereich von 1000 N nicht ausreicht, um die Klebeverbindung zu
zerstören
Verwendet wird das Klebharz C; die Klebharzaufbereitung erfolgt
entsprechend den Beispielen 1 und 2. Auf die Oberfläche der in
Beispiel 5 beschriebenen gereinigten Grundplatte werden - in
entsprechender Weise - neun Tropfen Klebharz im Dispenserver
fahren aufgebracht; die Steuerung der Klebharzmenge erfolgt
wiederum über die Regelung von Druck und Zeit. Danach wird eine
mit Bauelementen bestückte Schichtschaltung aufgesetzt, deren
Rückseite zuvor mit Aceton gereinigt wurde. Die verwendete
Schichtschaltung war auf einem 0,635 mm dicken Al2O3-Keramik
substrat (Rubalit® 708; 25,4 mm×25,4 mm) aufgebaut und mit
einer 15 µm dicken Schicht Glaspassivierung DP 5137 (DuPont)
versehen. Die UV-Bestrahlung, Lagerung und Prüfung der Haft
festigkeit werden wie in Beispiel 5 beschrieben durchgeführt.
Wie in Beispiel 5 reicht auch hierbei der zur Verfügung stehen
de Meßbereich von 1000 N nicht aus, um die Klebeverbindung zu
zerstören.
Claims (9)
1. Verfahren zur Befestigung von Schichtschaltungen mit einem
Keramiksubstrat auf Unterlagen aus Metall, Keramik oder Kunst
stoff mittels eines Klebharzes, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf die Unterlage und/oder auf die zu
verklebende Rückseite eines Substrats aus Aluminiumoxid- oder
Aluminiumnitridkeramik mit einer Dicke bis zu 1500 µm ein UV
härtbares Klebharz aufgebracht wird, daß die Schichtschaltung
bzw. das Substrat auf der Unterlage positioniert wird und daß
die Schichtschaltung bzw. die Vorderseite des Substrats mit
UV-Licht bestrahlt wird, wobei durch den durch das Substrat
hindurchtretenden Anteil des UV-Lichts die Härtung des Klebhar
zes bewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Substrat mit einer Dicke <1100 µm,
vorzugsweise mit einer Dicke <700 µm, eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß UV-Licht mit einer UV-Lei
stungsdichte 50 mW/cm2, vorzugsweise mit einer UV-Leistungs
dichte 100 mW/cm2, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Klebharz radikalisch
und/oder kationisch gehärtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein kationisch härtbares Epoxidharz
verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein radikalisch härtbares (meth)acry
latfunktionelles Harz verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Kleb
harz ein wärmeleitender Füllstoff zugesetzt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Kleb
harz ein Thixotropiermittel zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Kleb
harz ein die Benetzung und/oder ein die Haftung verbesserndes
Additiv zugesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893939627 DE3939627A1 (de) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893939627 DE3939627A1 (de) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3939627A1 true DE3939627A1 (de) | 1991-06-06 |
Family
ID=6394516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893939627 Withdrawn DE3939627A1 (de) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3939627A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4401608C1 (de) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Siemens Ag | Thermisch leitende, elektrisch isolierende Klebeverbindung, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
WO1997042638A1 (de) * | 1996-05-06 | 1997-11-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur elektrisch leitenden verklebung |
DE10348253B3 (de) * | 2003-10-16 | 2005-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einkleben eines Chips in ein Premold-Gehäuse und zugehöringe Vorrichtung |
DE102007041972B3 (de) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Steuerung eines motorisch angetriebenen Schalterantriebs für ein Schaltgerät mit intergrierter Steuereinheit |
-
1989
- 1989-11-30 DE DE19893939627 patent/DE3939627A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4401608C1 (de) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Siemens Ag | Thermisch leitende, elektrisch isolierende Klebeverbindung, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
US5695872A (en) * | 1994-01-20 | 1997-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermally conductive, electrically insulating glued connection, method for the production thereof and employment thereof |
WO1997042638A1 (de) * | 1996-05-06 | 1997-11-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur elektrisch leitenden verklebung |
DE10348253B3 (de) * | 2003-10-16 | 2005-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Einkleben eines Chips in ein Premold-Gehäuse und zugehöringe Vorrichtung |
DE102007041972B3 (de) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Steuerung eines motorisch angetriebenen Schalterantriebs für ein Schaltgerät mit intergrierter Steuereinheit |
CN101785171B (zh) * | 2007-08-31 | 2012-08-15 | 西门子公司 | 带有集成控制单元的、用于控制开关设备的电机驱动的开关传动机构的装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2904649C2 (de) | Kleberzusammensetzung und Verfahren zur Befestigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten | |
DE69024594T2 (de) | Verfahren zum Verbinden von Leiterplatten | |
EP0279199B2 (de) | Vorrichtung zur Verarbeitung von UV-härtbaren Reaktionsharzmassen | |
DE69212515T2 (de) | Flüssigkristallanzeigevorrichtung | |
EP0504569B1 (de) | Verfahren zur Beschichtung oder Verklebung von elektronischen Bauelementen und Baugruppen | |
DE10023353A1 (de) | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung | |
DE3806738C1 (de) | ||
DE3923023A1 (de) | Uv-haertbarer klebstoff fuer ein halbleiterchipmontageverfahren | |
DE112009001633B4 (de) | Feinstruktur und Prägestempel | |
DE7705258U1 (de) | Fluessigkristall-anzeigezelle | |
DE60128693T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer replica und replica, die mittels uv-licht durch kationische polymerisation erhalten ist | |
EP3512915B1 (de) | Lichtfixierbare vergussmasse und verfahren zum selektiven verguss von substraten/bauteilen unter verwendung der massen | |
DE60205456T2 (de) | Verfahren zum kleben von substraten unter verwendung einer lichtaktivierbaren klebstofffolie | |
EP0388775B1 (de) | Verfahren zum Kleben oder Vergiessen von Substraten und Vorrichtung zu seiner Durchführung | |
DE60214202T2 (de) | Verfahren zum kleben von substraten unter verwendung einer uv-aktivierbaren klebfolie, sowie eine uv- bestrahlungsvorrichtung. | |
EP0386473B1 (de) | Tropfenabdeckmassen für elektrische und elektronische Bauelemente | |
WO1998034992A1 (de) | Verfahren zum verkleben eines bauelements mit einer oberfläche | |
DE3939627A1 (de) | Verfahren zur befestigung von schichtschaltungen auf unterlagen | |
DE102007043559B4 (de) | Verwendung eines lichthärtenden thermoplastischen Epoxidharzklebstoffs zum Blocken oder Kleben von optischen Bauelementen | |
EP0889360B1 (de) | Reaktionsharzmischungen und deren Verwendung | |
DE3939628A1 (de) | Verfahren zur befestigung von bauelementen und integrierten halbleiterschaltungen auf schichtschaltungen | |
DE602004006426T2 (de) | Nicht auslaufendes klebstoffsystem und seine verwendung im immersionsobjektiv | |
EP0584570B1 (de) | Epoxidharzzusammensetzung mit Sulfoniumsalzen | |
DE102006037273B4 (de) | Abgeflachte, mit Harz beschichtete gedruckte Leiterplatte | |
DE4444789C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Chipkarten, Chipkarte und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |