DE68928633T2

DE68928633T2 - Verfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungsteile

Info

Publication number: DE68928633T2
Application number: DE68928633T
Authority: DE
Inventors: Shunichi Haga; Yasuteru Ichida; Hiroshi Kondo; Masaki Konishi; Takashi Sakaki; Yoshimi Terayama; Tetsuno Yoshizawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2009-05-31
Also published as: EP0344720A2; JP2702507B2; EP0344720B1; DE68928633D1; US4926549A; EP0344720A3; JPH0249385A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungsteilen, die bei der Ausbildung von elektrischen Verbindungen zwischen Teilen von elektrischen Schaltungen Verwendung finden.
Es ist übliche Praxis, Teile von elektrischen Schaltungen über ein Drahtverbindungsverfahren, ein CCB-Verfahren (Verbinden durch gesteuertes Zusammenpressen), ein TAB-Verfahren (automatisches Bandverbinden), ein Verfahren unter Verwendung eines anisotropen leitenden Filmes, ein Verfahren unter Verwendung eines lagenförmigen elektrischen Verbindungselementes eines Typs, bei dem Pins aus elektrisch leitendem Material in ein elektrisch isolierendes Harz eingebettet werden, o.ä. miteinander zu verbinden.
Von diesem Verfahren besitzt das Verfahren, bei dem ein lagenförmiges elektrisches Verbindungselement eines Typs, bei dem Pins aus elektrisch leitendem Material in ein elektrisch isolierendes Harz eingebettet werden, verwendet wird, eine Reihe von Vorteilen Beispielsweise können Teile von elektrischen Schaltungen unter konstantem Druck miteinander verbunden werden, so daß eine stabile bzw. beständige Verbindung erreicht werden kann. Schwankungen im Verbindungswiderstand können auf einem Minimum gehalten werden, und es ist möglich, die Dichte der Verbindungsabschnitte des elektrischen Verbindungselementes zu erhöhen.
Wie in den Figuren 1a und 1b gezeigt, besitzt der vorstehend beschriebene Typ eines elektrischen Verbindungselementes 125 eine Konstruktion, bei der Pins 121 aus elektrisch leitendem Material in einen lagenförmigen Träger eingebettet sind, der aus einem elektrisch isolierenden Harz 123 besteht. Das dargestellte elektrische Verbindungselement 125 wurde bislang durch das in Figur 2 gezeigte Verfahren hergestellt (beispielsweise in der US-PS 3 862 790 offenbart).
Dieses Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Typs eines elektrischen Verbindungselementes umfaßt die folgenden Schritte: Führen eines Leiterdrahtes 124 um Stäbe 122, die unter einem gewünschten Abstand in abgestufter Weise angeordnet sind, wie in Figur 2 gezeigt, wobei der Leiterdraht 124 einen vorgegebenen Durchmesser besitzt und in die Pins 121 durchtrennt werden soll, die Teil eines jeden elektrischen Verbindungselementes 125 bilden, Einformen dieses Leiterdrahtes 124 in das Harz 123, das elektrische Isolationseigenschaften besitzt, Aushärten des Harzes 123 und Durchtrennen des ausgehärteten Produktes in die lagenförmigen elektrischen Verbindungselemente 125, die jeweils eine gewünschte Dicke besitzen.
Das vorstehend beschriebene herkömmliche Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen ist jedoch mit einer Reihe von Problemen verbunden. Da man eine lange Zeitdauer benötigt, um das Harz mit elektrisch isolierenden Eigenschaften auszuhzrten, ist zur Herstellung der elektrischen Verbindungselemente ein zeitraubender Vorgang erforderlich. Da das ausgehärtete Produkt in lagenförmige elektrische Verbindungselemente durchtrennt wird, ist es schwierig, die Lagendicke zu minimieren, so dab nur relativ dicke elektrische Verbindungselemente erhalten werden können. Wenn ein ungeeignetes Trennverfahren ausgewählt wird, kann der Leiterdraht, der mit hoher Dichte eingebettet ist, während des Trennens verformt oder beschädigt werden. Wenn ein elektrisches Verbindungselement in der Praxis verwendet wird, das einen verf ormten Abschnitt des Leiterdrahtes besitzt, kann infolge des Kontaktes zwischen benachbarten verformten Abschnitten des Leiterdrahtes, die elektrisch leitende Abschnitte des elektrischen Verbindungselementes bilden, ein unerwünschter elektrisch leitender Pfad ausgebildet werden. Da die elektrisch leitenden Abschnitte durch das Verfahren des Führens des Leiterdrahtes in einer abgestuften Weise ausgebildet werden, ist die Dichte der elektrisch leitenden Abschnitte begrenzt. Ein weiterer Nachteil des über das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellten elektrischen Verbindungselementes besteht darin, daß der Leiterdraht, der die elektrisch leitenden Abschnitte bildet, etwa den gleichen Durchmesser besitzt wie Löcher, die den Leiterdraht in der Harzschicht des elektrischen Verbindungselementes halten, so daß der Leiterdraht in einfacher Weise aus der Harzschicht entweichen kann. Dieser Nachteil kann zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung führen. Noch ein weiterer Nachteil des durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellten elektrischen Verbindungselementes ist darin zu sehen, daß es schwierig ist, eine zuverlässige Verbindung mit Teilen von elektrischen Schaltungen zu erhalten, da die Oberflächen des aus dem Harz mit elektrisch isolierenden Eigenschaften hergestellten lagenförmigen Trägers mit den Kontaktenden der elektrisch leitenden Abschnitte bündig sind. Zur Lösung dieses Problems wird es bevorzugt, die Kontaktenden der elektrisch leitenden Abschnitte beulenförmig auszubilden. Um diese Form zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, daß die Oberfläche des Harzträgers des lagenförmigen elektrischen Verbindungselementes geätzt wird, um die elektrisch leitenden, aus dem Leiterdraht hergestellten Elemente freizulegen, wonach die freiliegenden leitenden Elemente entweder mechanisch oder thermisch verschmolzen werden. Es ist daher unmöglich, das Problem zu vermeiden, daß das Herstellverfahren kompliziert wird.
Die US-A-4 067 945 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungselementes, bei dem ein nicht leitendes elastomeres Rahmenelement, das Öffnungen aufweist, mit einer Form geformt wird. Dann wird das elastomere Rahmenelement in einen Metallkörper eingebracht, und die Öffnungen werden mit einem elektrisch leitenden Material verfüllt. Mindestens der Metallkörper wird aus dem elastomeren Rahmenelement entfernt, um auf diese Weise ein Verbindungselement zu bilden.
Des weiteren beschreibt die US-A-3 778 900 ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen Schaltungslagen einer Mehrschichtpackung, bei dem eine lichtempfindliche dielektrische Schicht, die an einer Metallfolie befestigt ist, belichtet und geätzt wird, um Dürchgangslöcher in dieser lichtempfindlichen dielektrischen Schicht auszubilden. Dann werden die Durchgangslöcher in der lichtempfindlichen dielektrischen Schicht mit einem elektrisch leitenden Material oder durch Elektroplattieren verfüllt.
In der US-A-4 323 593 ist ein Verfahren zum Drucken eines Punktmusters in einer gedruckten Schaltung beschrieben, bei dem eine Durchführklemme in einem Durchgangsloch ausgebildet wird, wobei der Durchmesser der Durchführklemme größer ist als der des Durchgangslochs.
Des weiteren offenbart die US-A-3 971 610 leitende elastomere Kontakte und Verbindungselemente, wobei eine Vertiefung zur Ausbildung einer elastomeren Kontaktfläche breiter ist als ihr entsprechendes Loch.
Darüber hinaus beschreibt die DE-A-36 16 493 ein Verfahren zum Packen von Chips für integrierte Schaltungen, die eine Mehrschichtstruktur besitzen.
Die WO-A-86 00 173 offenbart ein Verfahren zum Testen einer Schaltungsplatine mit Hilfe eines Schaltungsplatinentest gerätes, bei dem eine Verbindungseinheit metallische Leiter zum Verbinden von Anschlußflächen auf der Oberseite einer gedruckten Schaltung mit entsprechenden Anschlußflächen auf der Unterseite einer gedruckten Schaltung umfaßt. Die Verbindungseinheit ist so ausgebildet, daß sie sowohl mit einem Testgerät für Schaltungsplatinen als auch mit der zu testenden Schaltungsplätine zusammenwirkt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen eines Typs zu schaffen, bei dem Verbindungsabschnitte in einer hohen Dichte vorgesehen werden, selbst wenn deren Dicke auf ein angemessenes Maß reduziert wird, und das nicht nur für eine beständige elektrische Verbindung sorgt, sondern auch einen vereinfachten und zeitsparenden Herstellvorgang ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen erreicht, das die folgenden Schritte umfaßt: Ausbilden einer lichtempfindlichen Harzschicht aus Polyimid auf einem ersten elektrisch leitenden Element, wobei sich die Härte des lichtempfindlichen Harzes ändert, wenn das Harz belichtet wird, Ausbilden von Löchern in vorgegebenen Abschnitten der Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz durch Belichten der Schicht über eine Fotomaske und durch Ätzen, wodurch eine Fläche des ersten elektrisch leitenden Elementes in den Löchern teilweise freigelegt wird, Erhöhen der Prozeßtemperatur, um die Schicht aus dem lichtempfindlichen Polyimid harz in einen Träger aus einer Imidverbindung zu über führen, Füllen der entsprechenden, im Träger ausgebildeten Löcher mit zweiten elektrisch leitenden Elementen und Eliminieren des ersten elektrisch leitenden Elementes vom Träger.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel auch durch ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen erreicht, das die folgenden Schritte umfaßt: Ausbilden einer ersten Schicht aus einem lichtempfindlichen Harz aus Polyimid auf einem ersten elektrisch leitenden Element, wobei sich die Härte des lichtempfindlichen Harzes bei Belichten ändert, Ausbilden von Löchern in vorgegebenen Abschnitten der ersten Harzschicht durch Belichten derselben über eine Fotomaske und durch Ätzen, um auf diese Weise eine Fläche des ersten elektrisch leitenden Elementes in den Löchern teilweise freizulegen, Füllen der entsprechenden, in der ersten Harzschicht ausgebildeten Löcher mit zweiten elektrisch leitenden Elementen, Ausbilden einer zweiten Schicht aus einem lichtempfindlichen Harz aus Polyimid auf dem ersten elektrisch leitenden Element, das die mit den zweiten elektrisch leitenden Elementen gefüllten Löcher aufweist, Ausbilden von Löchern in vorgegebenen Abschnitten der zweiten Harzschicht durch Belichten derselben über eine Fotomaske und durch Ätzen, wodurch eine Fläche des zweiten elektrisch leitenden Elementes in den Löchern teilweise freigelegt wird, Erhitzen, um die erste und zweite Schicht aus dem lichtempfindlichen Polyimidharz in einen ersten und einen zweiten Träger aus Imidverbindungen zu überführen, wobei der erste und zweite Träger als im wesentlichen einzige Trägerschicht ausgebildet werden, Füllen der entsprechenden, im zweiten Träger ausgebildeten Löcher mit dritten elektrisch leitenden Elementen und Eliminieren des ersten elektrisch leitenden Elementes aus dem ersten Träger.
Die vorliegende Erfindung wird hiernach anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert. Hiervon zeigen:
die Figuren 1a und 1b schematische Schnittansichten zur Verdeutlichung eines herkömmlichen Verfahrens;
Figur 2 eine schematische perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung des herkömmlichen Verfahrens;
die Figuren 3a bis 3f schemätische Schnittansichten zur Verdeutlichung der Prozeßfolge einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung;
die Figuren 4a bis 4f schematische Schnittansichten zur Verdeutlichung der Prozeßfolge einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung; die Figuren
5a bis 5h schematische Schnittansichten zur Verdeutlichung der Prozeßfolge von noch einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung;
die Figuren 6a bis 6h schematische Schnittansichten zur Verdeutlichung von diversen Ausführungsbeispielen eines elektrischen Schaltungselementes, das unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes, hergestellt durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, zusammengebaut wurde;
Figur 7a eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Meßfühlerkarte, die unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes, hergestellt durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammengebaut wurde;
die Figuren 7b und 7c schematische Schnittansichten des in Figur 7a gezeigten Ausführungsbeispiels;
Figur 8a eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Meßfühlerkarte, die unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes, hergestellt durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammengebaut wurde; und
die Figuren 8b und 8c schematische Schnittansichten des in Figur 8a gezeigten Ausführungsbeispiels.
Zuerst wird die allgemeine Konstruktion eines elektrischen Verbindungselementes beschrieben, das durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Danach wird das Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen Verbindungselementes im einzelnen erläutert.

Elektrisches Verbindungselement

Ein elektrisches Verbindungselement eines Typs, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, besteht aus einem Träger aus einem elektrisch isolierenden Material und einer Vielzahl von elektrisch leitenden Elementen, die in den Träger eingebettet sind, wobei die elektrisch leitenden Elemente teilweise auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers frei liegen. Das elektrische Verbindungselement kann des weiteren ein Verdrahtungsmuster umfassen. Dieses Verdrahtungsmuster kann im Inneren des Trägers oder auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers oder auf beiden ausgebildet sein.
Elektrische Verbindungselemente eines Typs, bei dem auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers oder auf beiden Oberflächen ein Drahtmuster ausgebildet ist, können einfacher hergestellt werden als elektrische Verbindungselemente eines Typs, bei dem im Inneren des Trägers ein Verdrahtungsmuster ausgebildet ist
Das Verdrahtungsmuster kann an die einzelnen elektrisch leitenden Elemente, die im Träger eingebettet sind, elektrisch angeschlossen sein oder auch nicht. Darüber hinaus können das Vedrahtungsmuster und die elektrisch leitenden Elemente an das Innere des Trägers oder an eine der gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers oder beide angeschlossen sein. In diesem Fall ist es möglich, elektrische Verbindungselemente eines Typs, bei dem das Verdrahtungsmuster und die elektrisch leitenden Elemente an eine der gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers oder an beide angeschlossen sind, leichter herzustellen. Das Material des Verdrahtungsmusters ist nicht auf ein elektrisch leitendes metallisches Material beschränkt. Es kann auch jede andere Art von elektrisch leitendem Material Verwendung finden.
Die Verbindungsabschnitte der elektrischen Schaltungsteile können an die Kontaktenden (Verbindungsabschnitte) der einzelnen elektrisch leitenden Elemente oder an das Verdrahtungsmuster angeschlossen sein.
Es ist wünschenswert, daß die Verbindungsabschnitte der entsprechenden elektrisch leitenden Elemente eine vorstehende Form besitzen, um eine zuverlässige Verbindung mit den elektrischen Schaltungsteilen zu erhalten und zu verhindern, daß die elektrisch leitenden Elemente das elektrische Verbindungselement verlassen.
Ein derartiges elektrisches Verbindungselement kann entweder vom Einschichttyp oder vom Mehrschichttyp sein, wobei der zuletzt genannte Typ aus zwei oder mehr Schichten besteht.

Erstes elektrisch leitendes Element

Das erste elektrisch leitende Element kann ein elektrisch leitendes Material aufweisen, das auf mindestens einem Teil von jeder seiner gegenüberliegenden Oberflächen vorgesehen ist, oder es kann insgesamt aus elektrisch leitendem Material hergestellt sein. Insbesondere kann das gesamte erste elektrisch leitende Element aus einem ersten elektrisch leitenden Material bestehen (beispielsweise kann es aus einem lagenförmigen Element geformt werden, das aus dem ersten elektrisch leitenden Material besteht). Ansonsten kann es eine Konstruktion besitzen, bei der das erste elektrisch leitende Material auf mindestens einem Teil einer Lage aus Harz vorgesehen ist. Dieses erste elektrisch leitende Material kann aus Materialien ausgewählt werden, die später im Abschnitt "elektrisch leitendes Element" beschrieben werden. Es ist jedoch erforderlich, daß sich die Art des ersten elektrisch leitenden Materiales von der Art des zweiten elektrisch leitenden Materiales, das die zweiten elektrisch leitenden Elemente bildet, unterscheidet.
Die Art des Materiales, die ein drittes elektrisch leitendes Element bildet, kann dem Material entsprechen, das das erste elektrisch leitende Material bildet. Andererseits kann die Art des Materiales, die das zweite elektrisch leitende Element bildet, dem Material entsprechen, das das dritte elektrisch leitende Element bildet, oder auch nicht.

Aufbringung des Harzes, Belichtung, Ätzen

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Harz mit elektrisch isolierenden Eigenschaften auf das erste elektrisch leitende Element aufgebracht, das aus dem ersten elektrisch leitenden Material besteht, so daß auf diese Weise ein Träger gebildet wird. Die Aufbringungseinrichtungen können willkürlich ausgewählt werden.
Das Harz mit den elektrisch isolierenden Eigenschaften kann aus verschiedenen Materialien ausgewählt werden, die später im Abschnitt "Träger" beschrieben werden. Es ist besonders wünschenswert, ein lichtempfindliches Harz des Typs zu verwenden, der elektrisch isolierende Eigenschaften besitzt und verschiedene Erfordernisse in bezug auf Formvermögen, Wärmefestigkeit, Wetterfestigkeit, Zuverlässigkeit (beispielsweise Ausmaß des Abschirmeffektes in bezug auf schädliche elektromagnetische Wellen) und dergleichen erfüllen kann. Bei der vorliegenden Erfindung findet ein lichtempfindliches Polyimidharz Verwendung, das durch Belichten ausgehärtet werden kann.
In einem Fall, in dem ein lichtempfindliches Harz als Harz mit elektrisch isolierenden Eigenschaften verwendet wird, werden nach der Aufbringung eines derartigen Harzes die auszuhärtenden Abschnitte des Harzes belichtet (Belichtung). In diesem Belichtungsschritt kann eine Fotomaske verwendet werden.
Nach Beendigung der Belichtung wird der optisch ausgehärtete Abschnitt des Harzes durch Entwickeln eliminiert, und es werden Löcher ausgebildet. Das elektrisch leitende Material, das das erste elektrisch leitende Element bildet, wird durch diese Löcher freigelegt.
Dann werden erfindungsgemäß die Abschnitte des ersten elektrisch leitenden Elementes, die durch die Löcher belichtet wurden, geätzt (Ätzen).
Es wird bevorzugt, daß das Ätzen solange fortgesetzt wird, bis die Durchmesser der durch diesen Ätzvorgang zu formenden Ausnehmungen größer werden als die der entsprechenden, im Träger ausgebildeten Löcher.
Da die obigen Ausnehmungen durch Ätzen im ersten elektrisch leitenden Element ausgebildet werden, werden beim Einfüllen der zweiten elektrisch leitenden Elemente (die später beschrieben werden) in die entsprechenden Löcher im Träger die zweiten elektrisch leitenden Elemente ebenfalls in diese Ausnehmungen gefüllt, so daß auf diese Weise Beulen bzw. Höcker gebildet werden.
Da die Abschnitte der entsprechenden zweiten elektrisch leitenden Elemente, die durch den Träger freiliegen, beulen- bzw. höckerförmig ausgebildet sind, ist es möglich, zu verhindern, daß die zweiten elektrisch leitenden Elemente nach dem Zusammenbau eines elektrischen Verbindungselementes die Löcher verlassen. Es ist ferner möglich, zuverlässige Verbindungen mit den Verbindungsabschnitten von Teilen von elektrischen Schaltungen zu erhalten.
Bei diesem Ätzschritt ist es möglich, jede Art von Ätzflüssigkeit zu verwenden, die das erste elektrisch leitende Material ätzt und das den Träger bildende Harz nicht ätzt.

Einfüllen der zweiten elektrisch leitenden Elemente und Eliminieren des ersten elektrisch leitenden Elementes

Bei der vorliegenden Erfindung werden die zweiten elektrisch leitenden Elemente in die durch Ätzen gebildeten Ausnehmungen gefüllt (diese zweiten elektrisch leitenden Elemente dienen als elektrisch leitende Elemente, die die Verbindungsabschnitte des elektrischen Verbindungselementes bilden). Die zweiten elektrisch leitenden Elemente können beispielsweise durch Plattieren eingefüllt werden. Es kann aber auch irgendein anderes geeignetes Verfahren, wie beispielsweise Bedampf en, Verwendung finden.
Das Material, das die zweiten elektrisch leitenden Elemente bildet, kann soweit eingefüllt werden, bis deren Endflächen mit der Außenfläche des gebildeten Trägers (d.h. der Fläche des Trägers, die der das erste elektrisch leitende Element tragenden Fläche gegenüberliegt) bündig werden oder über diese vorstehen.
Wenn ein derartiges Material eingefüllt wird, bis die Endflächen der zweiten elektrisch leitenden Elemente über die Außenfläche des Trägers vorstehen, ist es möglich, den Verbindungszustand mit elektrischen Schaltungsteilen zu verbessern und zu verhindern, daß die zweiten elektrisch leitenden Elemente den Träger verlassen.
Nach Beendigung des obigen Füllschrittes wird das elektrisch leitende Material des ersten elektrisch leitenden Elementes durch Ätzen unter Verwendung einer geeigneten Ätzflüssigkeit eliminiert. Bei diesem Ätzschritt wird es bevorzugt, eine solche Ätzflüssigkeit zu verwenden, die nur das elektrisch leitende Material des ersten elektrisch leitenden Elementes ätzt und das elektrisch leitende Material der zweiten elektrisch leitenden Elemente nicht Ätzt.
Wenn ein elektrisches Verbindungselement mit einem Verdrahtungsmuster hergestellt werden soll, kann das Verdrahtungsmuster auf einer Fläche des Trägers oder auf Flächen der zweiten elektrisch leitenden Elemente vorgesehen werden, nachdem der vorstehend beschriebene Füllschritt beendet worden ist. Das Verdrahtungsmuster kann entweder vor oder nach Elimination des ersten elektrisch leitenden Elementes vorgesehen werden.
Wenn ein solches elektrisches Verbindungselement als Meßfühlerkarte verwendet wird, wie später im einzelnen beschrieben, dienen seine elektrisch leitenden Elemente als Meßfühlerabschnitt

Material des elektrisch leitenden Elementes des elektrischen Verbindungselementes

Wenn sämtliche Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung beendet sind, dienen die zweiten elektrisch leitenden Elemente als elektrisch leitende Elemente, die die Verbindungsabschnitte des elektrischen Verbindungselementes bilden.
Die elektrisch leitenden Elemente können aus irgendeiner Art Material bestehen, das elektrisch leitend ist, wobei üblicherweise ein metallisches Material verwendet wird. Anstelle eines metallischen Materiales kann auch ein Material verwendet werden, das Supraleitfähigkeit besitzt.
Es ist wünschenswert, Gold als metallisches Material zu verwenden. Es kann jedoch auch ein anderes geeignetes Metall oder eine andere Metallegierung als Gold verwendet werden. Typische Beispiele sind Ag, Be, Ca, Mg, Mo, Ni, W, Fe, Ti, In, Ta, Zn, Cu, Al, Sn und Pb-Sn.
Im Metall oder Legierungsmaterial eines identischen elektrischen Verbindungselementes kann die gleiche Art von Metall vorhanden sein, oder es können unterschiedliche Metalle Verwendung finden. Des weiteren kann ein Metall oder Legierungselement, das Teil des elektrischen Verbindungselementes bildet, aus der gleichen Metall- oder Legierungsart bestehen, oder es können Metalle oder Legierungen unterschiedlicher Arten Verwendung finden. Es ist auch möglich, ein anderes elektrisch leitendes Material als ein Metall oder eine Legierung zu verwenden, beispielsweise ein Material, das aus einem metallischen Material besteht, das mindestens ein organisches oder anorganisches Material enthält. Unter der Voraussetzung, daß eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit erhalten werden kann, kann auch eine Zusammensetzung von organischen und anorganischen Materialien verwendet werden.
Die Querschnittsform eines jeden elektrisch leitenden Elementes kann rund, quadratisch oder ähnlich sein.
Die Durchmesser der elektrisch leitenden Elemente sind nicht auf einen speziellen Wert beschränkt. Beispielsweise kann ein derartiger Durchmesser größer oder geringer sein als 20 um, wobei der Abstand der Verbindungsabschnitte des elektrischen Schaltungsteiles zu berücksichtigen ist.
Die freiliegenden Endflächen der elektrisch leitenden Elemente können mit der Außenfläche des Trägers bündig sein oder über diese vorstehen. Diese freiliegenden Endflächen können so ausgebildet sein, daß sie über eine der gegenüberliegenden Flächen des Trägers vorstehen oder über beide. Wenn auf den gegenüberliegenden Flächen Beulen oder Höcker ausgebildet sind, ist es möglich, ein Verlassen des Trägers durch die zweiten elektrisch leitenden Elemente zu verhindern. Es ist ferner möglich, den Verbindungszustand mit elektrischen Schaltungsteilen zu verbessern.
Die Intervalle zwischen benachbarten elektrisch leitenden Elementen können den Intervallen zwischen benachbarten Verbindungsabschnitten eines elektrischen Schaltungsteiles entsprechen oder länger als diese sein. Wenn die erstgenannten Intervalle enger sind als die zuletzt genannten Intervalle, ist es möglich, den elektrischen Schaltungsteil mit dem elektrischen Verbindungselement zu verbinden, ohne daß ein Positionierungsvorgang durchgeführt werden muß.
Die elektrisch leitenden Elemente müssen im Träger nicht vertikal angegrdnet sein. Beispielsweise können sie so im Träger angeordnet sein, daß sie sich im geneigten Zustand von einer Fläche zur anderen Fläche des Trägers erstrecken.

Der Träger, der das elektrische Verbindungselement bildet

Der erfindungsgemäß verwendete Träger kann aus einem Element hergestellt sein, das aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
Das organische Material kann beispielsweise aus elektrisch isolierenden Materialien ausgewählt werden, und es ist möglich, jede Art von lichtempfindlichen Harzen zu verwenden, wie beispielsweise ein Duroplast, ein durch UV-Strahlen aushärtendes Harz oder ein Thermoplast. Das organische Material wird aus der Gruppe der Polyimidharze ausgewählt.
Insbesondere wird ein lichtempfindliches Polyimidharz als Material des Trggers verwendet. Dadurch ist es möglich, ein elektrisches Verbindungselement zu schaffen, das in einfacher Weise geformt werden kann und eine ausgezeichnete Hitzefestigkeit und Wetterfestigkeit besitzt. Da darüber hinaus die Hitzefestigkeit des Polyimidharzes besonders hoch ist, ist es möglich, unter Verwendung eines Metalls oder einer Metallegierung in einfacher Weise eine Verbindung zu erzielen, die durch Verschmelzen der Kontaktflächen des elektrischen Schaltungsteiles und der zweiten elektrisch leitenden Elemente erreicht wird, wie später beschrieben. Das Polyimidharz besitzt ferner den Effekt, daß es schädliche Wellen, wie beispielsweise elektromagnetische Wellen, die die elektrischen Schaltungen nachteilig beeinflussen, blockiert.
Es wird besonders bevorzugt, ein Harz mit einer guten Wärmeleitfghigkeit auszuwählen, da hierdurch die in einem elektrischen Schaltungsteil, wie beispielsweise einer Halbleitervorrichtung, erzeugte Wärme über das Harz vernichtet werden kann. Wenn ein Härz ausgewählt wird, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der etwa dem der Schaltungsplatine des elektrischen Verbindungselementes entspricht, und wenn mindestens ein Loch oder eine Vielzahl von Blasen im organischen Material gebildet wird, ist es möglich, eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung durch Wärmeausdehnung oder thermisches Schrumpfen zu verhindern.
Das metallische Material oder das Legierungsmaterial kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die beispielsweise aus Ag, Cu, Au, Al, Be, Ca, Mg, Mo, Fe, Ni, Si, Co, Mn, W, Cr, Nb, Zr, Ti, Ta, Zn, Sn und Tb-Sn besteht.
Das anorganische Material kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die beispielsweise aus SiO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3;, Na&sub2;O, K&sub2;O, CaO, ZnO, BaO, PbO, Sb&sub2;O&sub3;, As&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;, BaO, P&sub2;O&sub5;, TiO&sub2;, MgO, SiC, BeO, BP, BN, AlN, B&sub4;C, TaC, TiB&sub2;, CrB&sub2;, TiN, Si&sub3;N&sub4;, Ca&sub2;O&sub5; und anderen anorganischen Materialien besteht, wie Keramik, Diamant, Glas, Kohlenstoff, Bor u.a.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit für den Träger verwendet wird, kann bewirkt werden, daß die in den elektrischen Schaltungsteilen oder Meßfühlerkarten erzeugte Wärme rasch nach außen entweicht. Es wird daher eine elektrische Schaltungsvorrichtung mit guten Wärmevernichtungseigenschaften erhalten. Wenn ein Material für den Träger verwendet wird, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der nahe an dem eines elektrischen Schaltungsteiles liegt, nähert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Trägers dem des elektrischen Schaltungsteiles an. Es ist daher möglich, jegliches Phänomen zu verhindern, das die Zuverlässigkeit der elektrischen Schaltungsvorrichtung verschlechtern kann, wie beispielsweise Risse im elektrischen Schaltungsteil oder Änderungen der Eigenschaften desselben, die während der Beaufschlagung mit Wärme verursacht werden können. Es ist somit möglich, ein sehr zuverlässiges elektrisches Schaltungselement vorzusehen.
Wenn ein Material mit einem hohen magnetischen Abschirmeffekt für den Träger verwendet wird, ist es möglich, die Grsße des elektromagnetischen Rauschens, das vom elektrischen Schaltungsteil nach außen lecken kann, zu reduzieren. Es ist ferner möglich, die Größe des elektromagnetischen Rauschens zu reduzieren, die von außen in den elektrischen Schaltungsteil eindringt.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den Figuren 3a bis 5h bevorzugte Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Ausführungsform 1

Wie in Figur 3 gezeigt, wird anfangs ein erstes elektrisch leitendes Element 501 hergestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das erste elektrisch leitende Element 501 aus einer Metallfolie hergestellt, die geeignete Eigenschaften für ein derartiges leitendes Element besitzt (das erste elektrisch leitende Element 501 wird hiernach auch als "Metallfolie 501" bezeichnet).
Wie in Figur 3b gezeigt, wird dann eine Trägerschicht 505, die den Träger eines elektrischen Verbindungselementes gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, auf der Metallfolie 501 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird die Trägerschicht 505 ausgebildet, indem ein Überzug aus einem lichtempfindlichen Harz (Polyimidharz (P1)) mittels einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf die Metallfolie 501 aufgebracht und dieser Überzug aus lichtempfindlichen Harz vorgehärtet wird. Danach wird die Trägerschicht 505 über eine Fotomaske (zu Belichtungszwecken) belichtet und entwickelt. Wie in Figur 3c gezeigt, werden bei dieser Ausführungsform die Abschnitte des Polyimidharzes, die belichtet worden sind, während der Entwicklung nicht entfernt und bilden somit den Träger, während die Abschnitte des Polyimidharzes, die nicht belichtet worden sind, durch die Entwicklung entfernt werden und Löcher 142 bilden.
Danach wird die Prozeßtemperatur erhöht, um das Polyimidharz in eine Imidverbindung zu überführen.
Wie in Figur 3d gezeigt, werden dann die Abschnitte der Metallfolie 501, die an den Böden der entsprechenden Löcher 142, welche im obigen Schritt hergestellt wurden, freiliegen, geätzt, um Ausnehmungen 502 in der Metallfolie 501 auszubilden. Es wird bevorzugt, diesen Ätzvorgang solange fortzusetzen, bis der Durchmesser einer jeden Ausnehmung 502 den Durchmesser des im Träger gebildeten entsprechenden Loches 142 übersteigt.
Wie in Figur 3e gezeigt, wird danach ein zweites elektrisch leitendes Material, das ein zweites elektrisch leitendes Element 150 bildet, in die Löcher 142 eingebracht. Bei dieser Ausführüngsform wird Gold als zweites elektrisch leitendes Material 150 verwendet und über ein Plattierungsverfahren in die Löcher 142 eingeführt. Die Goldplattierung wird fortgesetzt, bis Beulen bzw. Höcker auf der freiliegenden Oberfläche der Trägerschicht 505 ausgebildet worden sind.
Die Goldplattierung kann gestoppt werden, wenn die Außenflächen der zweiten elektrisch leitenden Elemente 150 mit der freiliegenden Oberfläche der Trägerschicht 505 bündig werden.
Wie in Figur 3f gezeigt, wird dann die Metallfolie 501 durch Metallätzen entfernt.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird ein gewünschtes elektrisches Verbindungselement 125 erzeugt.
Bei dem auf diese Weise hergestellten elektrischen Verbindungselement 125 bildet das zweite elektrisch leitende Material oder Gold 150, das in die Löcher 142 eingeführt worden ist, elektrisch leitende Elemente 107, und die Trägerschicht 505 aus Polyimidharz bildet einen Träger 111.
Bei dem gemäß dieser Ausführungsform hergestellten elektrischen Verbindungselement 125 beträgt die Dicke c des Trägers 111 etwa 10 um, während der Abstand a und der Durchmesser b eines jeden der elektrisch leitenden Elemente 107 etwa 40 pm und etwa 20 um betragen. Der Betrag, um den jede Beule vorsteht, beträgt einige um auf jeder Seite des Trägers 111.
Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Verfahren der Herstellung des elektrischen Verbindungselementes 125 nicht unbedingt den in Figur 3d gezeigten Schritt des Ätzens der Metallfolie 501 enthalten muß. Dies deswegen, weil dann, wenn die elektrisch leitenden Elemente 107 des elektrischen Verbindungselementes 125 so ausgebildet werden, daß siemit jeder Oberfläche des Trägers 111 bündig werden, die elektrisch leitenden Elemente 107 eine ausreichende elektrische Verbindung mit den Verbindungsabschnitten eines anderen elektrischen Schaltungsteiles eingehen können.
Vom Aspekt der zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung und der Notwendigkeit, ein Verlassen des Trägers 111 durch die elektrisch leitenden Elemente 107 zu verhindern, her ist es jedoch wünschenswert, die Metallfolie 501 zu ätzen, so daß jede Ausnehmung 502 einen größeren Durchmesser als das entsprechende, im Träger 111 ausgebildete Loch 142 besitzt. Auf diese Weise erhalten die Kontaktenden der elektrisch leitenden Elemente 107 eine vorstehende Form.

Ausführungsform 2

In Verbindung mit den Figuren 4a bis 4f wird nunmehr eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß dieser Ausführungsform umfaßt die in den Figuren 4a bis 4e gezeigten Verfahrensschritte, die in einer entsprechenden Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 durchgeführt werden. Bei Ausführungsform 2 wird nach dem in Figur 4e gezeigten Schritt der Ausbildung der zweiten elektrisch leitenden Elemente 150 der Schritt des Ausbildens eines Verdrahtungsmusters 300 auf der Oberfläche der Trägerschicht 505, die der die Metallfolie 501 tragenden anderen Oberfläche gegenüberliegt, eingeführt.
Wie in Figur 4f gezeigt, wird das Verdrahtungsmuster 300 in einer gewünsöhten Form äusgebildet, indem ein elektrisch leitendes Material abgeschieden wird, um auf diese Weise ein Verdrahtungsmuster aus beispielsweise Kupfer sowohl auf der Trägerschicht 505 als auch auf den zweiten elektrisch leitenden Elementen 105 durch Bedampfen oder Sputtern, Bemustern durch Ätzen von überflüssigen Abschnitten und durch Abscheiden von Gold auf diesem Verdrahtungsmusters durch Plattieren, Bedampfen o.ä. auszubilden. Wie in Figur 4f gezeigt, wird danach die Metailfolie 501 mit einer Flussig keit geÄtzt, die die Metalifolie 501 allein ätzen kann, um ein elektrisches Verbindungselement mit dem gewünschten Verdrahtungsmuster auszubilden. Ein solches Verdrahtungsmuster kann nicht nur über das vorstehend beschriebene Verfahren, sondern auch über diverse bekannte Verfahren zum Ausbilden von Verdrahtungsmustern hergestellt werden. Das somit hergestellte elektrische Verbindungselement 125 besitzt eine Konstruktion, bei der das Verdrahtungsmuster auf einer Oberfläche allein ausgebildet ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, das elektrische Verbindungselement 125 mit einem Verdrahtungsmuster herzustellen, das auf irgendeiner seiner Oberflächen ausgebildet ist. Wenn es erforderlich ist, Verdrahtungsmuster auf den gegenüberliegenden Flächen des elektrischen Verbindungselementes 125 auszubilden, kann das nachfolgend beschriebene Verfahren eingesetzt werden.
Insbesondere kann nach Entfernung der Metallfolie 501 im in Figur 49 gezeigten Verfahrensschritt das vorstehend beschriebene Verfahren angewendet werden, um das Verdrahtungsmuster 300 auf der Fläche der Trägerschicht 505 auszubilden, mit der die Metallfolie 501 verbunden worden ist.
Alternativ dazu können nach Ausbildung des elektrischen Verbindungselementes 125 über das Verfahren gemäß Ausführungsform 1 Verdrahtungsmuster auf den gegenüberliegenden Flächen dieses elektrischen Verbindungselementes 125 ausgebildet werden.

Ausführungsform 3

Noch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den Figuren 5a bis 5h beschrieben.
Das in den Figuren 5a bis 5h beschriebene Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen Verbindungselementes 125 umfaßt Verfahrensschritte (Figuren 5a bis 5e), die den jeweiligen Verfahrensschritten der Ausführungsformen 1 und 2 entsprechen. In Ausführungsform 3 wird nach Beendigung des in Figur 5a gezeigten Schrittes zur Ausbildung der zweiten elektrisch leitenden Elemente ein Verfahren zur Ausbildung des Verdrahtungsmusters 300 in einem gewünschten Bereich auf jedem der zweiten elektrisch leitenden Elemente, die durch eine erste Trägerschicht freiliegen, eingesetzt, das dem Verfahren der Ausführungsform 2 entspricht. Danach wird, wie in Figur 5f gezeigt, eine zweite Trägerschicht aus einem lichtempfindlichen Polyimidharz ausgebildet, um das Verdrahtungsmuster 300 abzudecken. Wie in Figur 59 gezeigt, werden dann, um ein elektrisches Verbindungselement vom Mehrschichttyp auszubilden, eine Belichtung und Entwicklung der zweiten Trägerschicht über Verfahrensschritte durchgeführt, die denen der Figur 5c und 5e entsprechen. Auf diese Weise werden gewünschte Löcher ausgebildet, und dritte elektrisch leitende Elemente werden in die Löcher eingefüllt, um eine elektrische Verbindung mit den zweiten elektrisch leitenden Elementen oder dem Drahtmuster zu erzielen, die in den Löchern freiliegen. Wie in Figur 5a gezeigt, wird dann die Metallfolie 501 durch Ätzen entfernt, so daß auf diese Weise ein elektrisches Verbindungselement 125 vom Mehrschichttyp hergestellt wird.
Dieses, gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellte elektrische Verbindungselement 125 vom Mehrschichttyp bildet ein elektrisches Verbindungselement, das in seinem Inneren ein Einschicht-Verdrahtungsmuster besitzt. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise Polyimidharz als Material der ersten und zweiten Trägerschicht verwendet, die einen Teil des elektrischen Verbindungselementes 125 bilden.
Bei dieser Ausführungsform wird keine Erhitzung zur Umwandlung der ersten Trägerschicht in eine Imidverbindung in dem in Figur 5c gezeigten Schritt durchgeführt. Eine derartige Erhitzung wird in einem der in den Figuren 5g und 5h gezeigten Schritte durchgeführt. Es wird daher keine wesentliche Grenzfläche zwischen der im Schritt der Figur 5b ausgebildeten ersten Trägerschicht und der im Schritt der Figur 5f ausgebildeten zweiten Trägerschicht gebildet, so daß es möglich ist, die erste und zweite Trägerschicht als im wesentlichen einzige Trägerschicht auszubilden.
Des weiteren können zwei oder mehr Schichten von Verdrahtungsmustern im Inneren des elektrischen Verbindungselementes 125 ausgebildet werden, indem die Schritte der Figuren 5f bis 59 wiederholt werden.
Auch bei dieser Ausführungsform kann ein solches Verdrahtungsmuster auf einer der gegenüberliegenden Flächen des Trägers oder auf beiden Flächen ausgebildet werden, wie vorstehend in Verbindung mit Ausführungsform 2 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, ist es mit dem Verfahren gemäß Ausführungsform 3 möglich, in einfacher Weise ein elektrisches Verbindungselement vom Mehrschichttyp zu schaffen.
Nachfolgend werden ein elektrisches Schaltungselement und eine Meßfühlerkarte beschrieben, bei denen elektrische Schaltungsteile mit Hilfe des elektrischen Verbindungselementes 125, das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde, verbunden sind.

Beispiel 1 (elektrisches Schaltungselement)

Ein elektrisches Schaltungselement, das unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes, das erfindungsgemäß hergestellt wurde, ausgebildet ist, wird hiernach in Verbindung mit den Figuren 6a bis 6h beschrieben.
Wie in Figur 6a gezeigt, wurden anfangs eine Halbleitervorrichtung 101, die als elektrisches Schaltungsteil dient, eine Schaltungsplatte 104 und ein elektrisches Verbindungselement 125 zum elektrischen Verbinden der Elemente 101 und 104 hergestellt. Die Halbleitervorrichtung 101 und die Schaltungsplatte 104, die in diesem Beispiel verwendet wurden, besaßen eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 102 und 105. Die Verbindungsabschnitte 102 und 105 wurden über Filme 103 und 106 zur elektrischen Isolation elektrisch isoliert.
Wie gezeigt, bestehen die Verbindungsabschnitte 102 der Halbleitervorrichtung 101 aus elektrischen Leitern, die an Stellen entsprechend den jeweiligen verbindungsabschnitten 105 der Schaltungsplatte 104 und entsprechend den Verbindungsabschnitten 108 und 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 freiliegen.
Die Halbleitervorrichtung 101, die Schaltungsplatte 104 und das elektrische Verbindungselement 125 wurden so angeordnet, daß die Verbindungsabschnitte 102 der Halbleitervorrichtung 101 den entsprechenden Verbindungsabschnitten 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 entsprachen, oder so, daß die Verbindungsabschnitte 105 der Schaltungsplatte 104 den Verbindungsabschnitten 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 entsprachen. Nach dieser Positionierung wurden die Verbindungsabschnitte 102 der Halbleitervorrichtung 101 mit den entsprechenden Verbindungsabschnitten 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden, das bzw. die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 102 und 108 ausgebildet wurde, während die Verbindungsabschnitte 105 der Schaltungsplatte 104 mit den entsprechenden Verbindungsabschnitten 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden wurden, das bzw. die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 105 und 109 ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurden diese Elemente 101, 125 und 104 verbunden, wie in Figur 6b gezeigt, um ein elektrisches Schaltelement herzustellen.
Um die Halbleitervorrichtung 101 mit dem elektrischen Verbindungselement 125 und die Schaltungsplatte 104 mit dem elektrischen Verbindungselement 125 durch Ausbilden des vorstehend erwähnten Metalls und/oder der Metallegierung zu verbinden, stehen die folgenden drei Verfahren zur Verfügung. Beim ersten Verfahren wird nach der Positionierung des elektrischen Verbindungselementes 125 und der Schaltungsplatte 104 relativ zueinander Metall und/oder eine Metallegierung durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 102 der Halbleitervorrichtung 101 und der Verbindungsabschnitte 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 ausgebildet. Gleichzeitig wird ein Metall und/oder eine Metallegierung durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 105 der Schaltungsplatte 104 und der Verbindungsabschnitte 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 ausgebildet. Auf diese Weise werden die Elemente 101, 125 und 104 gleichzeitig miteinander verbunden. Beim zweiten Verfahren werden die Halbleitervorrichtung 101 und das elektrische Verbindungselement 125 relativ zueinander positioniert, und die Verbindungsabschnitte der Halbleitervorrichtung 101 sowie die entsprechenden Verbindungsabschnitte 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 werden mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden, die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 102 und 108 ausgebildet wird. Danach wird die Schaltungsplatte 104 relativ zum elektrischen Verbindungselement 125 positioniert, und die Verbindungsabschnitte 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 sowie die Verbindungsabschnitte 105 der Schaltungsplatte 104 werden mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden, die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 109 und 105 ausgebildet wird. Beim dritten Verfahren werden die Schaltungsplatte 104 und das elektrische Verbindungselement 125 anfangs relativ zueinander positioniert, und die Verbindungsabschnitte 105 der Schaltungsplatte 104 sowie die Verbindungsabschnitte 109 des elektrischen Verbindungselementes 125 werden mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden, die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 105 und 109 ausgebildet wird. Dann wird die Halbleitervorrichtung 101 relativ zum elektrischen Verbindungselement 125 positioniert, und die Verbindungsabschnitte 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 sowie die Verbindungsabschnitte 102 der Halbleitervorrichtung 101 werden mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden, das bzw. die durch Verschmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte 108 und 102 ausgebildet wird.
Bei einem typischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Ausbilden eines derartigen Metalls oder einer derartigen Metallegierung werden die Verbindungsenden eines elektrischen Verbindungselementes mit entsprechenden Verbindungsabschnitten eines gewünschten elektrischen Schaltungsteiles in Kontakt gebracht, und es wird Wärme mit einer geeigneten Temperatur zugeführt. Somit tritt in der Nachbarschaft eines jeden Kontaktabschnittes durch Erhitzen eine Diffusion o.ä. von Atomen auf, und die diffundierten Abschnitte werden in das Metall oder die Metallegierung überführt, so daß eine Schicht aus Metall oder einer Metallegierung ausgebildet wird.
Wenn Au und Al für das Metallelement des elektrischen Verbindungselementes und die Verbindungsabschnitte eines elektrischen Schaltungsteiles verwendet werden, wird es bevorzugt, die Erhitzungstemperatur auf 200-350ºC einzustellen.
Das Erhitzungsverfahren kann aus internen Erhitzungsverfahren ausgewählt werden, wie beispielsweise Thermokompressionsverbinden, Ultraschallerhitzen, Hochfrequenzinduktionserhitzen, dielektrisches Hochfrequenzerhitzen, Mikrowellenerhitzen u.ä., oder aus diversen anderen externen Erhitzungsverfahren. Es kann auch eine Kombination von zwei oder mehr Arten von Erhitzungsverfahren Verwendung finden, die aus diesen Erhitzungsverfahren ausgewählt werden. Bei jedem dieser Erhitzungsverfahren werden die Verbindungsabschnitte miteinander verbunden, indem sie direkt oder indirekt erhitzt werden.
Wenn die vorliegende Erfindung bei einem elektrischen Schaltungsteil eines austauschbaren Typs Verwendung finden soll, kann ein Verbindungsverfahren ausgewählt werden, das eine entfernbare Verbindung ermöglicht.
Beispielsweise wird es im Falle einer Verbindung, bei der die vorstehend beschriebene Ausbildung einer Metallschicht oder einer Metallegierungsschicht Anwendung findet, bevorzugt, den Schmelzpunkt der Metallschicht oder der Metallegierungsschicht, die durch Verschmelzen der Kontaktflächen des elektrischen Verbindungselementes und eines elektrischen Schaltungsteiles, die lösbar miteinander zu verbinden sind, ausgebildet wurde, auf einem niedrigeren Wert zu halten als den Schmelzpunkt der Metallschicht oder Metallegierungsschicht, die durch Verschmelzen des elektrischen Verbindungselementes und eines elektrischen Schaltungsteiles, die nicht lösbar miteinander zu verbinden sind, ausgebildet wurde. Wenn diese Schmelzpunkte auf diese Weise ausgewählt werden, ist es mcglich, einen gewünschten entfernbaren elektrischen Schaltungsteil zu entfernen, ohne nachteilige Beeinflussung, beispielsweise physikalische Beschädigung, der Verbindungsabschnitte der nicht entfernbaren elektrischen Schaltungsteile. Dies wird erreicht, indem Wärme mit einer Temperatur aufgebracht wird, die höher ist als der Schmelzpunkt der Metallschicht oder Metallegierungsschicht des gewünschten entfernbaren elektrischen Schaltungsteiles und die niedriger ist als der Schmelzpunkt der Metallschicht oder Metallegierungsschicht des nicht entfernbaren elektrischen Schaltungsteiles. Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff "lösbare Verbindung" auch die vorstehende Ausführungsform einer Verbindung.
Wenn ein Fehler irgendeiner Art im elektrischen Schaltungsteil auftritt, kann der fragliche Teil aufgrund der vorstehend beschriebenen lösbaren Verbindung durch irgendeinen anderen elektrischen Schaltungsteil ersetzt werden. Es ist auf diese Weise möglich, die Herstellkosten, Reparaturkosten o.ä. zu reduzieren.
Wenn es bekannt ist, daß ein elektrischer Schaltungsteil dazu neigt, in einfacher Weise auszufallen, ist es möglich, in einfacher Weise nur den elektrischen Schaltungsteil zu ersetzen, der ausgefallen ist, und zwar aufgrund der Tatsache, daß der Schmelzpunkt der Metallschicht und/oder Metallegierungsschicht des fraglichen elektrischen Schaltungsteiles so ausgewählt ist, daß er geringer ist als der Schmelzpunkt der Metallschicht oder Metallegierungsschicht eines anderen elektrischen Schaltungsteiles. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Herstellkosten, Reparaturkosten o.a. zu reduzieren.
Wie vorstehend beschrieben, werden einzelne elektrische Schaltungsteile über das elektrische Verbindungselement durch die Ausbildung der vorstehend beschriebenen Metallschicht und/oder Metallegierungsschicht verbunden. Da die elektrischen Schaltungsteile fest (mit hoher Festigkeit) und zuverlässig miteinander verbunden werden, ist es möglich, eine elektrische Schaltungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die Verbindungen mit reduziertem Widerstand und gleichmäßigen Widerstandseigenschaften, einer verbesserten mechanischen Festigkeit und einer extrem niedrigen Fehlerrate besitzen.
Da ferner einzelne elektrische Schaltungsteile über das elektrische Verbindungselement durch die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildete Metallschicht und/oder Metallegierungsschicht verbunden werden, ist es nicht erforderlich, während oder nach der Herstellung der elektrischen Schaltungsvorrichtungen elektrische Schaltungsteile mit Spannvorrichtungen o.ä. zu halten. Dadurch werden die Herstellung der elektrischen Schaltungsvorrichtungen sowie die Lagerung von hergestellten elektrischen Schaltungsvorrichtungen erleichtert.
Die auf diese Weise hergestellten elektrischen Schaltungsteile des elektrischen Schaltungselementes wurden mit einer Versiegelungskomponente in der in Figur 6c gezeigten Art und Weise versiegelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden sowohl die Halbleitervorrichtung 101 als auch die Schaltungsplatte 104 versiegelt. Die verwendete Versiegelungsverbindung war ein thermoplastisches Harz, und als Versiegelungsverfahren fand Spritzgießen Verwendung.
Das obige thermoplastische Harz kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die beispielsweise aus den folgenden Substanzen besteht: Polyimidharz, Polyphenylensulfidharz, Polyethersulfonharz, Polyetherimidharz, Polysulfonharz, Fluorharz, Polycarbonatharz, Polydiphenyletherharz, Polybenzylimidazolharz, Polyamidimidharz, Polypropylenharz, Polyvinylchloridharz, Polystyrolharz, Methacrylatmethylharz und entsprechende Arten von Harzen.
Die obige Versiegelungsverbindung kann aus der vorstehend genannten Gruppe ausgewählt werden, oder die Verbindung kann von einem Typ sein, bei dem ein oder mehrere Materialien, die unter Metallen, Legierungen und anorganischen Materialien in der Form von Pulver, Fasern, plattenförmigen Körnern, stabförmigen Körnern oder kugelförmigen Körnern ausgewählt sind, in einem der vorstehend erwähnten thermoplastischen Harze dispergiert sind. Diese Dispersion kann hergestellt werden, indem ein willkürliches Material in der Form von Pulver, Fasern, plattenförmigen Körnern, stabförmigen Körnern oder kugelförmigen Körnern einem ausgewähl ten Harz zugesetzt und das Gemisch einer Agitation unterzogen wird. Natürlich kann anstelle dieses Verfahrens auch jedes andere beliebige Verfahren Anwendung finden, um ein Material in der Form von Pulver, Fasern, plattenförmigen Körnern, stabförmigen Körnern oder kugelförmigen Körnern in einem ausgewählten Harz zu dispergieren.
Das vorstehend erwähnte Metall oder die vorstehend erwähnte Legierung kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die beispielsweise aus Ag, Cu, Au, Al, Be, Ca, Mg, Mo, Fe, Ni, Si, Co, Mn und W besteht.
Das vorstehend erwähnte anorganische Material kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die beispielsweise aus SiO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3;, Na&sub2;O, K&sub2;O, CaO, ZnO, BaO, PbO, Sb&sub2;O&sub3;, As&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;, BaO, P&sub2;0&sub5;, TiO&sub2;, MgO, SiC, BeO, BP, BN, AlN, B&sub4;C, TaC, TiB&sub2;, CrB&sub2;, TiN, Si&sub3;N&sub4;, Ta&sub2;O&sub5; und anderen anorganischen Materialien besteht, wie Keramik, Diamant, Glas, Kohlenstoff, Bor u.a.
Die Größe und die Form der Pulverpartikel, Fasern, plattenförmigen Körner, stabförmigen Körner oder kugelförmigen Körner, die zu dispergieren sind, können willkürlich ausgewählt werden. Auch die Position der Dispersion im isolierenden Harz und die Menge des zu dispergierenden Materiales können willkürlich bestimmt werden. Die Pulver, Fasern, plattenförmigen Körner, stabförmigen Körner oder kugelförmigen Körner können an der Außenseite des isolierenden Harzes freiliegen oder auch nicht. Des weiteren können die Pulver, Fasern, plattenförmigen Körner, stabförmigen Körner oder kugelförmigen Körner miteinander in Kontakt stehen oder auch nicht.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit in der Versiegelungsverbindung in der Form von Pulver, Fasern, plattenförmigen Körnern, stabförmigen Körnern, kugelförmigen Körnern o.ä. dispergiert wird, kann die in elektrischen Schaltungsteilen oder einer Meßfühlerkarte erzeugte Wärme rasch zur Außenseite hin entweichen. Es wird daher eine elektrische Schaltungsvorrichtung mit guten Wärmevernichtungseigenschaften erhalten.
Wenn eine oder mehrere Arten, ausgewählt aus Pulver, Fasern, plattenförmigen Körnern, stabförmigen Körnern, kugelförmigen Körnern u.ä., mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe an dem eines elektrischen Schaltungsteiles in der erfindungsgemäß verwendeten Versiegelungsverbindung dispergiert werden, nähert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Versiegelungsverbindung dem des elektrischen Schaltungsteiles an. Es ist daher möglich, Phänomene zu verhindern, die die zuverlässigkeit der elektrischen Schaltungsvorrichtung verschlechtern, wie beispielsweise Risse in einem Versiegelungsabschnitt oder dem elektrischen Schaltungsteil oder Änderungen der Eigenschaften derselben, die durch Aufbringung von Wärme verursacht werden können. Es ist somit möglich, ein elektrisches Schaltungselement mit besonders großer zuverlässigkeit zu schaffen.
Bei überprüfung der Verbindungseigenschaften der Verbindungsabschnitte des elektrischen Schaltungselementes, das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde, wurde festgestellt, daß die Verbindungsabschnitte mit hoher Zuverlässigkeit verbunden waren.
Darüber hinaus besaßen diverse andere Eigenschaften eine hohe Zuverlässigkeit.
Zusätzlich zu dem in Figur 6 gezeigten elektrischen Schaltungselement wurden elektrische Schaltungselemente anderer Ausführungsformen, wie sie beispielsweise in den Figuren 6d bis 6h dargestellt sind, hergestellt.
Figur 6d zeigt ein Beispiel, bei dem ein 0,1 mm dickes Blech 151 aus rostfreiem Stahl mit der Oberfläche eines Versiegelungsmateriales 170 des elektrischen Schaltungselementes der Figur 6c verbunden ist.
Figur 6e zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem das 0,1 mm dicke Blech 151 aus rostfreiem Stahl mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung 101 verbunden ist, die dem elektrischen Verbindungselement 125 im elektrischen Schaltungselement der Figur 6c gegenüberliegt. Bei diesem Beispiel ist das Blech 151 allein mit der Halbleitervorrichtung 101 verbunden.
Figur 6f zeigt noch ein anderes Beispiel, bei dem das 0,1 mm dicke Blech 151 aus rostfreiem Stahl in der Nachbarschaft der Halbleitervorrichtung 101 im elektrischen Schaltungselement gemäß Figur 6c angeordnet ist.
Bei jedem der vorstehend genannten Beispiele ist es möglich, irgendeine Art einer Materiallage zu verwenden, die aus einem Material besteht, das sich von dem des Versiegelungsmateriales unterscheidet.
Die Dicke des rostfreien Bleches beträgt vorzugsweise 0,05- 0,5 mm.
Das Verbindungsverfahren ist nicht auf ein spezielles Verfahren beschränkt. Es können verschiedene Verfahren Anwendung finden. Beispielsweise kann die Materiallage unter Verwendung eines Klebers o.a. verbunden werden.
Wenn die Materiallage aus Metall, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, einer Keramik mit gutem Wärmeleitvermögen, Kohlenstoff, Diamant o.ä. besteht, kann die vom elektrischen Schaltungsteil erzeugte Wärme rasch zur Außenseite hin abgeführt werden. Es ist daher möglich, eine elektrische Schaltungsvorrichtung mit guten Wärmevernichtungseigenschaften zu schaffen. Wenn die Materiallage aus Metall besteht, kann das Eindringen von äußerem Rauschen verhindert werden, so daß es daher möglich wird, die Vorrichtung gegenüber dem Einfluß von externem Rauschen unempfänglich zu machen. Da von elektrischen Schaltungsteilen erzeugtes elektromagnetisches Rauschen blockiert werden kann, ist es möglich, ein elektrisches Schaltungselement mit guten Eigenschaften ohne starkes Rauschen zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird die vorstehend beschriebene Materiallage auf der Außenfläche des Versiegelungsabschnittes vorgesehen oder darin eingebettet. Selbst wenn daher innere Spannungen im elektrischen Schaltungselement auftreten oder dieses mit äußeren Spannungen beaufschlagt wird, ist es möglich, Spannungskonzentrationen zu unterdrücken und damit Risse o.ä., die durch Spannungskonzentrationen auftreten können, zu verhindern. Die obige Lage dient auch als Schutzeinrichtung zum Schützen der elektrischen Schaltungswege gegenüber Beeinflussungen von außen. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß Wasser oder andere Fremdsubstanzen in einfacher Weise in die Wege der elektrischen Schaltung eindringen, so daß die Zuverlässigkeit des elektrischen Schaltungselementes verbessert werden kann.
Figur 69 zeigt noch ein weiteres Beispiel, bei dem sowohl die Schaltungsplatte 104 als auch die Halbleitervorrichtung 101 mit einer Kappe im elektrischen Schaltungselement abgedichtet sind, wie in Figur 6c gezeigt. Der Begriff "abgedichtet mit einer Kappe" bedeutet, daß eine Kappe Verwendung findet, um ein elektrisches Schaltungsteil einzu hüllen und dasselbe mit einem gewissen Hohlraum, der im Inneren der Kappe verbleibt, zu versiegeln.
Die Kappe kann nur auf einem der abzudichtenden elektrischen Schaltungsteile vorgesehen sein, oder es kann eine Vielzahl von Kappen Verwendung finden, die auf einzelnen, abzudichtenden elektrischen Schaltungsteilen vorgesehen sind.
In Figur 69 sind die in diesem Beispiel verwendeten Kappen mit 155 und 155' bezeichnet. Wie dargestellt, besitzt jede Kappe 155 und 155' zwei in ihrem Inneren ausgebildete Ausnehmungen. Die Ausnehmungen der Kappe 155 bilden Hohlräume 158 und die der Kappe 155' Hohlräume 158'. Ein vorstehender Abschnitt 159 stgßt gegen die Stirnfläche (Rückfläche) der Halbleitervorrichtung 101, während ein vorstehender Abschnitt 159' gegen die Stirnfläche (Rückfläche) der Schaltungsplatte 104 stößt. Die Halbleitervorrichtung 101 und die Schaltungsplatte 104 werden über die vorstehenden Abschnitte 159 und 159' fest gegen das elektrische Verbindungselement 125 gehalten.
Bei diesem Beispiel sind die Kappen 155 und 155' über einen Kleber miteinander verbunden.
Wenn jede Kappe 155 und 155' aus einem Material mit guten Rauschfiltereigenschaften, insbesondere aus Eisen oder einer Legierung hiervon, besteht, ist es möglich, ein elektrisches Schaltungselement zu schaffen, das eine weiter verbesserte Funktion der Abschirmung der eingearbeiteten elektrischen Schaltungsteile gegenüber externern Rauschen besitzt.
Da die elektrischen Schaltungsteile mit den Kappen abgedichtet sind, wobei Hohlräume im elektrischen Schaltungselement verbleiben, treten selbst dann geringe thermische Spannungen auf, wenn das elektrische Schaltungselement mit Wärme beaufschlagt wird. Es ist daher möglich, ein höchst zuverlässiges elektrisches Schaltungselement vorzusehen.
Wenn jede der Kappen, die gegen die elektrischen Schaltungsteile stoßen, aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht, wird die von den elektrischen Schaltungsteilen erzeugte Wärme rasch über die Kappen zur Außenseite hin abgeführt. Es ist daher möglich, ein elektrisches Schaltungselement zu schaffen, dessen Wärmevernichtungsfunktion weiter verbessert ist.
Figur 6h zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Halbleitervorrichtung 101 und die Schaltungsplatte 104 des elektrischen Schaltungselementes der Figur 6c mit den Kappen 155 und 155' in einer entsprechenden Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 69 abgedichtet sind, wobei jedoch zwei Einstellelemente 156 zum Einstellen der Abmessung eines jeden elektrischen Schaltungsteiles in Richtung von dessen Höhe vorgesehen sind. Eines der Einstellelemente 156 ist zwischen der Halbleitervorrichtung 101 und der Kappe 155 angeordnet, während das andere zwischen der Schaltungsplatte 104 und der Kappe 155' angeordnet ist.
Die Anordnung der Einstellelemente 156 zwischen der Kappe 155 und einem der elektrischen Schaltungsteile und zwischen der Kappe 155' und dem anderen elektrischen Schaltungsteil macht es möglich, das elektrische Schaltungselement in effizienter Weise zusammenzubauen, selbst wenn einzelne elektrische Schaltungen unterschiedliche Höhen besitzen.
Jedes der Einstellelemente kann aus metallischem Material, anorganischem Material oder organischem Material bestehen. Es ist wnnschenswert, ein Material mit Elastizität zu verwenden.
Das Einstellelement kann jede beliebige Konfiguration besitzen, die eine Einstellung der Dimension eines jeden elektrischen Schaltungsteiles in Richtung von dessen Höhe ermöglicht.
Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele findet ein gemäß Ausführungsform 1 hergestelltes elektrisches Verbindungselement Verwendung. Das gemäß Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 hergestellte elektrische Verbindungselement kann jedoch ebenfalls verwendet werden, um ein elektrisches Schaltungselement mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, dessen Zuverlässigkeit der des vorstehend beschriebenen elektrischen Schaltungselementes entspricht.
Wenn das erfindungsgemäß hergestellte elektrische Verbindungselement bei einem elektrischen Schaltungselement Verwendung findet, können die Verbindungsabschnitte eines jeden elektrischen Schaltungsteiles mit hoher Dichte entlang dessen Endabschnitt vorgesehen sein. Es ist daher möglich, die Anzahl der am Endabschnitt vorzusehenden Verbindungsabschnitte zu erhöhen, wodurch die Dichte der Verbindungsabschnitte hoch gemacht Werden kann.
Da die Dicke des elektrischen Verbindungselementes klein gehalten werden kann, ist es möglich, die Gesamtdicke des elektischen Schaltungselementes zu reduzieren.
Da ferner die Menge des im elektrischen Verbindungselement verwendeten Leitermateriales reduziert werden kann, ist es möglich, die Herstellkosten zu reduzieren, selbst wenn teures Leitermaterial verwendet wird.

Beispiel 2 (Meßfühlerkarte)

Ein Beispiel einer Meßfühlerkarte, die unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes konstruiert ist, das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, wird nunmehr nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 7a, 7b und 7c beschrieben.
Im nachfolgenden Beispiel wird das mit dem Verfahren gemäß Ausführungsform 1 hergestellte elektrische Verbindungselement 125 verwendet. Für die zweiten elektrisch leitenden Elemente wird jedoch W oder eine Legierung hiervon verwendet, und eine Seite einer jeden Beule bzw. eines jeden Höckers wird spitzwinklig ausgebildet. Um die Verbindung zwischen dem elektrischen Verbindungselement 125 und einem elektrischen Schaltungsteil zuverlässig zu machen, werden vorgegebene Abschnitte mit Lötmaterial plattiert, nachdem die zweiten elektrisch leitenden Elemente über den in Figur 3e gezeigten Verfahrensschritt ausgebildet worden sind.
Wie in Figur 7a gezeigt, werden anfangs die Schaltungsplatte 104 als elektrisches Schaltungsteil und das elektrische Verbindungselement 125, das den Meßfühlerabschnitt der Meßfühlerkarte bildet, hergestellt. Die bei diesem Beispiel verwendete Schaltungsplatte besitzt eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 102 in ihrem Inneren.
Die Verbindungsabsahnitte 102 der Schaltungsplatte 104 bestehen aus elektrisch leitenden Elementen, die an Stellen freiliegen, die den entsprechenden Verbindungsabschnitten 108 des elektrischen Verbindungselementes 125 entsprechen.
Die Positionen der Schaltungsplatte 104 und des elektrischen Verbindungselementes 125 werden anfangs so eingestellt, daß die Verbindungsabschnitte 102 den Verbindungsabschnitten 108 entsprechen, wie in Figur 7b gezeigt. Dann werden die Verbindungsabschnitte 102 (in diesem Beispiel bestehend aus Cu und mit Lötmaterial plattiert) der Schaltungsplatte 104 und die Verbindungsabschnitte 108 (in diesem Beispiel bestehend aus W und mit Lötmaterial plattiert) des elektrischen Verbindungselementes 125 über Hartlötmaterial miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine Meßfühlerkarte 200 hergestellt.
Nachfolgend wird in Verbindung mit Figur 7c ein Verfahren zum Messen der elektrischen Eigenschaften eines elektrischen Teiles mit Hilfe der auf diese Weise hergestellten Meßfühlerkarte 200 beschrieben.
Bei dem nachfolgenden Meßbeispiel wird die Halbleitervorrichtung 101 als zu messendes elektrisches Teil verwendet. Diese Vorrichtung 101 besitzt Verbindungsabschnitte, die in einem Abstand von 40 pm angeordnet sind.
Die Positionen der Halbleitervorrichtung 101 und des elektrischen Verbindungselementes 125 werden so eingestellt, daß die Verbindungsabschnitte 105 den Verbindungsabschnitten 109 entsprechen. Dann werden die Verbindungsabschnitte 105 (in diesem Beispiel aus Al) der Halbleitervorrichtung 101 und die Verbindungsabschnitte 109 (in diesem Beispiel aus W) des elektrischen Verbindungselementes 125 miteinander verbunden, wie in Figur 7c gezeigt. In diesem Zustand werden die elektrischen Eigenschaften der Halbleitervorrichtung 101 gemessen. Anfangs ist die in diesem Schritt ausgebildete Verbindung eine temporäre Verbindung. Nach Beendigung der Messung kann die Halbleitervorrichtung 101 von der Meßfühlerkarte 200 einfach entfernt werden. Daher kann jedesmal dann, wenn eine Messung durchgeführt wird, die Halbleitervorrichtung 101 an der Meßfühlerkarte 200 befestigt und von dieser gelst werden. Obwohl die Befestigung und das Lösen der Halbleitervorrichtung 101 eine Vielzahl von Malen experimentell wiederholt wurde, trat ein geringer Abrieb bei den elektrisch leitenden Elementen auf, die die Verbindungsabschnitte 109 bildeten, als ein Kontakt mit den Verbindungsabschnitten 105 der Halbleitervorrichtung 101 hergestellt wurde. Somit wurde bewiesen, daß die gemäß Beispiel 2 hergestellte Meßfühlerkarte 200 eine hohe Zuverlässigkeit besaß.

Beispiel 3

Die Figuren 8a, 8b und 8c zeigen schematisch eine weitere Ausführungsform der gemäß Beispiel 2 hergestellten Meßfühlerkarte 200.
Wie in den Figuren 8a und 8c gezeigt, besitzt die gemäß Beispiel 2 hergestellte Meßfühlerkarte 200 ein elektrisches Verbindungselement 125 mit einer Oberfläche mit einem Verdrahtungsmuster, das durch ein Verfahren ausgebildet wurde, das dem in Ausführungsform 2 erläuterten Verfahren entspricht. Ferner besitzt die Karte 200 eine Verstärkungsplatte 305, die auf dem elektrischen Verbindungselement 125 vorgesehen ist.
Das in Beispiel 3 verwendete elektrische Verbindungselement 125 wird durch das in Ausführungsform 2 erläuterte Verfahren hergestellt. Wie in Figur 4e gezeigt, wird jedoch in dem Schritt zur Ausbildung der zweiten elektrisch leitenden Elemente 150 keiner der Abschnitte der zweiten elektrisch leitenden Elemente 150, die auf der Seite gegenüber dem Metallblech 501 freiliegen, zu einer Beule oder einem Höcker geformt. Diese freiliegenden Abschnitte sind vielmehr mit der entsprechenden Fläche des Trägers 111 etwa bündig gemacht. Bei diesem Beispiel wird das zweite elektrisch leitende Element 150, das gemäß dem in Figur 4e gezeigten Verfahrensschritt hergestellt wurde, unter Verwendung einer Au-Plattierung, W-Plattierung oder W-Legierungs-Plattierung hergestellt, wonach eine Lötplattierung folgt.
Wie in Figur 8a gezeigt, wird die Meßfühlerkarte 200 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion mit der Halbleitervorrichtung 101 verbunden, die einen zu messenden elektrischen Schaltungsteil darstellt. Die elektrischen Eigenschaften der Halbleitervorrichtung 101 werden über ein Verfahren gemessen, das dem in Beispiel 2 gezeigten Verfahren entspricht.
Das bei jedem der Beispiele 2 und 3 verwendete elektrische Verbindungselement ist nicht auf das vorstehend beschriebene spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist möglich, irgendeines der elektrischen Verbindungselemente zu verwenden, die durch die Verfahren der Ausführungsformen 1 bis 3 hergestellt werden.
Der Einsatz einer Meßfühlerkarte unter Verwendung eines elektrischen Verbindungselementes des Typs, der erfindungsgemäß erhalten wurde, macht es möglich, die Messung von elektrischen Eigenschaften, wie Strom, Spannung, Frequenzeigenschaften u.a., von elektrischen Schaltungsteilen eines Typs zu erleichtern, bei dem Verbindungsabschnitte an ihren äußeren Randabschnitten oder im Inneren derselben vorgesehen sind. Da darüber hinaus die elektrisch leitenden Elemente des elektrischen Verbindungselementes mit einem engen Abstand ausgebildet werden können, kann die Zahl der Verbindungsabschnitte erhöht werden, und es ist auf diese Weise möglich, elektrische Teile eines Typs zu messen, der eine Mehrfach-Pin-Verbindung aufweist.
Da, wie vorstehend beschrieben, in erfindungsgemäßer Weise Harz verwendet wird, dessen Härte variiert, wenn es belichtet wird, ist es möglich, sehr einfach elektrische Verbindungselemente herzustellen.
Da ferner bei dem Herstellverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen eines Überzuges aus Harz Anwendung findet, ist es möglich, sehr dünne elektrische Verbindungselemente herzustellen. Da die Größe in Längsrichtung eines jeden elektrisch leitenden Elementes im elektrischen Verbindungselement gering gehalten werden kann, ist es möglich, stabile Verbindungen zu erreichen, deren elektrischer Widerstand und deren Streukapazität reduziert sind und die das von außen kommende Rauschniveau reduzieren können.
Da ferner mit den elektrisch leitenden Elementen zu füllende Löcher durch Fotolithographie ausgebildet werden, ist es möglich, in einfacher Weise die Dichte von Verbindungsabschnitten des elektrischen Verbindungselementes zu erhöhen. Da der Vorgang zur Positionierung von elektrischen Schaltungsteilen in bezug auf das elektrische Verbindungselement vereinfacht werden kann, ist es ebenfalls möglich, komplizierte Positionierungsvorgänge zu eliminieren.
Da Polyimidharz als Harz verwendet wird, dessen Härte beim Belichten variiert, ist es möglich, h:chst zuverlässige elektrische Verbindungselemente herzustellen, die eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und Witterungsbeständigkeit und einen ausgezeichneten Abschirmeffekt in bezug auf schädliche elektromagnetische Wellen besitzen.
Da Löcher durch Ätzen im ersten elektrisch leitenden Element gebildet werden, die jeweils einen Durchmesser besitzen, der größer ist als der eines im Träger ausgebildeten entsprechenden Loches, kann jedes der zweiten elektrisch leitenden Elemente in einfacher Weise beulenförmig bzw. höckerförmig ausgebildet werden. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß die zweiten elektrisch leitenden Elemente zufällig den Träger verlassen. Es ist ferner möglich, stabile Verbindungen zwischen elektrischen Schaltungsteilen und den zweiten elektrisch leitenden Elementen zu erhalten.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, auf sehr einfache Weise ein elektrisches Verbindungselement mit einer Mehrschichtkonstruktion zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Verbindungselementen (125) mit den folgenden Schritten:

Ausbilden einer lichtempfindlichen Harzschicht aus Polyimid (505) auf einem ersten elektrisch leitenden Element (501), wobei sich die Härte des lichtempfindlichen Harzes beim Belichten verändert;

Ausbilden von Löchern (142) in vorgegebenen Abschnitten der lichtempfindlichen Harzschicht (505) durch Belichten derselben über eine Fotomaske und durch Ätzen derselben, um auf diese Weise eine Fläche des ersten elektrisch leitenden Elementes (501) in den Löchern (142) teilweise freizulegen;

Erhöhen der Prozeßtemperatur zur Umwandlung der lichtempfindlichen Polyimidharzschicht (5) in einen Träger einer Imidverbindung (505);

Füllen der entsprechenden Löcher (142), die im Träger (505) ausgebildet wurden, mit zweiten elektrisch leitenden Elementen (150); und

Eliminieren des ersten elektrisch leitenden Elementes (501) vom Träger (505).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt des Ätzens der Abschnitte des ersten elektrisch leitenden Elementes (501), das in den entsprechenden, im Träger (505) ausgebildeten Löchern (142) freiliegt, im ersten elektrisch leitenden Element (501) Ausnehmungen (502) derart ausgebildet werden, daß jede Ausnehmung (502) einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser eines entsprechenden Loches (142).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das des weiteren den Schritt des Ausbildens eines Verdrahtungsmusters (300) auf mindestens einer der gegenüberliegenden Flächen des Trägers (505) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jedes der zweiten elektrisch leitenden Elemente (150) so ausgebildet wird, daß es eine beulen- bzw. höckerförmige Konfiguration besitzt, die über eine entsprechende Fläche des Trägers (505) vorsteht.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zweiten elektrisch leitenden Elemente (105) in die entsprechenden, im ersten elektrisch leitenden Element (501) ausgebildeten Ausnehmungen (502) eingefüllt werden, um auf diese Weise Beulen bzw. Höcker auszubilden, die vorstehende Konfigurationen besitzen und einen Teil des elektrischen Verbindungselementes (125) bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweiten elektrisch leitenden Elemente (150), die am Träger (505) freiliegen, elektrische Verbindungsabschnitte (108) bilden, die mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (102) eines elektrischen Schaltungsteiles (101) zu verbinden sind, wobei die Verbindungsabschnitte (102) mit den entsprechenden elektrischen Verbindungsabschnitten (108) über ein Metall und/oder eine Metallegierung verbunden werden, das bzw. die durch Schmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte (102) und der elektrischen Verbindungsabschnitte (108) gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweiten elektrisch leitenden Elemente (150), die am Träger (505) freiliegen, elektrische Verbindungsabschnitte (108) bilden, die mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (102) eines elektrischen Schaltungselementes (104), das eine Meßfühlerkarte (200) bildet, zu verbinden sind, sowie elektrische Verbindungsabschnitte (109), die zum Messen der elektrischen Eigenschaften eines zu messenden Elementes (101) in Kontakt mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (105) des Elementes (101) verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Ausbildung des Metalls und/oder der Metallegierung durch Schmelzen durch internes Erhitzen und/oder externes Erhitzen durchgeführt wird.

9. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Verbindungselementen (125) mit den folgenden Schritten:

a) Ausbilden einer ersten lichtempfindlichen Harzschicht aus Polyimid (505) auf einem ersten elektrisch leitenden Element (501), wobei sich die Härte des lichtempfindlichen Harzes bei Belichtung verändert;

b) Ausbilden von Löchern (142) in vorgegebenen Abschnitten der ersten lichtempfindlichen Harzschicht (505) durch Belichten derselben über eine Fotomaske und durch Ätzen derselben, um auf diese Weise eine Fläche des ersten elektrisch leitenden Elementes (501) in den Löchern (142) teilweise freizulegen;

c) Füllen der entsprechenden Löcher (142), die in der ersten lichtempfindlichen Harzschicht (505) ausgebildet wurden, mit zweiten elektrisch leitenden Elementen (150);

d) Ausbilden einer zweiten lichtempfindlichen Harzschicht aus Polyimid (505) auf dem ersten elektrisch leitenden Element (501), dessen Löcher (142) mit den zweiten elektrisch leitenden Elementen (150) gefüllt sind;

e) Ausbilden von Löchern in vorgegebenen Abschnitten der zweiten lichtempfindlichen Harzschicht (505) durch Belichten derselben über eine Fotomaske und durch Ätzen derselben, um auf diese Weise eine Fläche des zweiten elektrisch leitenden Elementes (150) in den Löchern teilweise freizulegen;

f) Erhitzen zum Überführen der ersten und zweiten lichtempfindlichen Polyimidharzschicht (505) in einen ersten und zweiten Träger von Imidverbindungen (505), wobei der erste und zweite Träger (505) als im wesentlichen einzige Trägerschicht ausgebildet werden;

g) Füllen der entsprechenden Löcher, die im zweiten Träger (505) ausgebildet sind, mit dritten elektrisch leitenden Elementen (150); und

h) Eliminieren des ersten elektrisch leitenden Elementes (501) vom ersten Träger (505).

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem im Schritt des Ätzens der Abschnitte des ersten elektrisch leitenden Elementes (501), die in den entsprechenden, im ersten Träger (505) ausgebildeten Löchern (142) freiliegen, Ausnehmungen (502) im ersten elektrisch leitenden Element (501) derart ausgebildet werden, daß jede Ausnehmung (502) einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser eines entsprechenden Loches (142).

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, das des weiteren den Schritt des Ausbildens eines Verdrahtungsmusters (300) auf der Oberfläche des ersten Trägers (505) und/oder des zweiten elektrisch leitenden Elementes (150), das nicht mit dem ersten elektrisch leitenden Element (501) versehen ist, umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem jedes der zweiten elektrisch leitenden Elemente (150) und dritten elektrisch leitenden Elemente (150) so ausgebildet wird, daß es eine beulenförmige bzw. höckerförmige Konfiguration besitzt, die über eine entsprechende Fläche des aus dem ersten und zweiten Träger (505) bestehenden Trägers vorsteht.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die zweiten elektrisch leitenden Elemente (150) in die entsprechenden, im ersten elektrisch leitenden Element (501) ausgebildeten Ausnehmungen (502) gefüllt werden, um auf diese Weise Beulen bzw. Höcker auszubilden, die vorstehende Konfigurationen besitzen und einen Teil eines elektrischen Verbindungselementes (125) bilden.

14. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die zweiten elektrisch leitenden Elemente (150), die an einer Fläche des aus dem ersten und zweiten Träger (505) bestehenden Trägers freiliegen, und die dritten elektrisch leitenden Elemente (150), die an der anderen Fläche des Trägers freiliegen, elektrische Verbindungsabschnitte (108) bilden, die mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (102) eines elektrischen Schältungsteiles (101) zu verbinden sind, wobei die Verbindungsabschnitte (102) mit den entsprechenden elektrischen Verbindungsabschnitten (108) mit Hilfe eines Metalls und/oder einer Metallegierung verbunden werden, das bzw. die durch Schmelzen der Kontaktflächen der Verbindungsabschnitte (102) und der elektrischen Verbindungsabschnitte (108) ausgebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die dritten elektrisch leitenden Elemente (150), die an einer Fläche des aus dem ersten und zweiten Träger (505) bestehenden Trägers freiliegen, elektrische Verbindungsabschnitte (108) bilden, die mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (102) eines elektrischen Schaltungselementes (104) zu verbinden sind, das eine Meßfühlerkarte (200) bildet, während die zweiten elektrisch leitenden Elemente (150), die an der anderen Fläche des Trägers freiliegen, elektrische Verbindungsabschnitte (109) bilden, die zum Messen der elektrischen Eigenschaften eines zu messenden Elementes (101) in Kontakt mit entsprechenden Verbindungsabschnitten (105) des Elementes (101) verwendet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Ausbildung des Metalls und/oder der Metallegierung durch Schmelzen durch internes Erhitzen und/oder externes Erhitzen durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Schritte d), e), f) und g) mindestens einmal durchgeführt werden.