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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
elektrischer, elektronischer oder elektromechanischer Bauelemente,
die in ein elektrisch isolierendes Material eingewickelt sind. Die
vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige klein
bemessene Bauelemente, die auf geeignete Weise mechanisch auf einem
Substrat mit einem Leitermuster (Printplatte) angeordnet werden können, wobei
eine elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung gebildet
wird.
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Derartige
Bauelemente sind allgemein bekannt. Die genannten Bauelemente sind
ohne Anschlussdrähte
und werden als "surface
mountable devices" (SMD)
bezeichnet. Die elektrischen Kontakte derartiger Bauelemente können benutzt
werden um die genannten Bauelemente auf einfache Art und Weise auf
der Printplatte fest zu löten.
Durch die geringen Abmessungen derartiger Bauelemente und durch
das Fehlen von Anschlussdrähten
kann eine hohe Packungsdichte der Bauelemente auf der Printplatte
erreicht werden.
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US-A-4
633 573 beschreibt eine in einen isolierenden Hohlraum eingeschlossene
Mikroschaltung, die über
einen Verbindungsdraht mit einem metallisierten Verbindungsflecken
verbunden ist, eingeschlossen zwischen den Schichten eines keramischen
Pakets.
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Die
immer fortschreitende Miniaturisierung erfordert immer kleinere
Abmessungen dieser Bauelemente. In dem Fall von Bauelementen zur
Montage auf einer Prinrplatte, sind diese Abmessungen von der Größenordnung
von 1 × 0,5 × 0,5 mm.
Wenn derartige kleine Bauelemente durch mechanische Mittel angeboten
werden, beispielsweise mit Hilfe von Bestückungsmaschinen, ist eine hohe
Maßgenauigkeit der
Bauelemente sehr wichtig.
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Es
ist daher u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zu schaffen, mit dem elektrisch isolierte klein bemessene Bauelemente
mit einer großen
Maßgenauigkeit
hergestellt werden können.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bauelemente
zu schaffen, die auf geeignete Weise bei einem derartigen Verfahren
benutzt werden können.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe erfüllt auf
eine Art und Weise, die im Hinblick auf die Praxis befriedigend
ist, und zwar durch ein Verfahren, welches das Kennzeichen aufweist,
dass:
- (a) Bauelemente auf, oder in Hohlräumen in
einer Platte aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen
werden,
- (b) nach der Anordnung der Bauelemente, die Platte aus einem
elektrisch isolierenden Material auf nur einer Seite bedeckt wird,
oder wenn die Bauelemente in Durchführungen liegen, auf beiden
Seiten mit einer Platte aus elektrisch isolierendem Material bedeckt
wird, wobei diese Platte an der Platte aus elektrisch isolierendem
Material, welche die Bauelemente trägt, hermetisch dicht befestigt
wird, wodurch die Bauelemente gegenüber der Umgebung eingeschlossen
sind, wobei an der Oberfläche
wenigstens einer der Platten Metallfilme angebracht werden, damit
mit den Bauelementen elektrischer Kontakt gemacht werden kann;
- (c) das Gebilde in Blöcke
aufgeteilt wird, die je ein in elektrisch isolierendem Material
eingeschlossenes Bauelement enthalten, wobei Trennlinien in die
Metallfilme geschnitten werden, die dazu dienen mit den Bauelementen
elektrischen Kontakt zu machen, und
- (d) dar aufhin die Blöcke
mit zwei oder mehr elektrischen Kontakten in Form lötbarer Metallschichten
versehen werden, die mit den Metallfilmen, die zwischen die Teile
der Umhüllung
hervorragen, elektrischen Kontakt machen, wobei diese Metallfilme
dazu dienen, mit dem umhüllten
Bauelement elektrischen Kontakt zu machen.
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Mit
dem Ausdruck "in
die Metallfilme geschnitten" wird
in diesem Zusammenhang gemeint, dass die Metallfilme, beispielsweise
in Form von entsprechend einem Muster vorgesehenen Metallstreifen,
bei der Unterteilung in Blöcke
durchgeschnitten werden, oder wenigstens derart kontaktiert werden, dass
die Seiteflächen
dieser Metallfilme oder Metallstreifen ausreichend zwischen die
Teile der Umhüllung
der Blöcke
herausragen, damit zwischen den umhüllten Bauelementen und den
auf den Blöcken vorgesehenen
elektrischen Kontakten eine elektrische Verbindung gebildet wird.
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Bei
dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung können einzeln hergestellte Bauelemente oder
Teile von Bauelementen auf der Oberfläche einer Platte aus einem
elektrisch isolierenden Material oder in Hohlräumen in der Oberfläche einer
derartigen Platte vorgesehen werden. Es ist aber ebenfalls möglich, derartige
Bauelemente auf der Oberfläche einer
derartigen Platte oder in Hohlräumen
derselben dadurch aufzubauen, dass geeignete elektrisch leitende
und/oder halbleitende und isolierende Schichten entsprechend einem
Muster angebracht werden. Dies kann mit Hilfe bekannter Techniken
zum Anbringen derartiger Schichten, wie Dünnfilmtechniken (Aufdampfung,
Zerstäubung
und dergleichen) und Dickfilmtechniken (Siebdruckverfahren, Drucken
und dergleichen) erreicht werden. Die Hohlräume in der Platte können kleine
Vertiefungen oder Sacklöcher
in der Oberfläche
oder aber durchgehende Löcher
oder Öffnungen
sein. Die Form und die Größe der genannten
Hohlräume
soll derart gewählt
werden, dass sie auf geeignete Weise das gewünschte Bauelement enthalten
können.
In allen Fällen
wird ein mit einem Muster versehener Metallfilm für den elektrischen Kontakt
mit dem Bauelement auf der Oberfläche und, falls durch die Form
des Bauelementes erforderlich, in den Sacklöchern oder Öffnungen der Platte oder an
beiden Flächen
der Platte vorgesehen.
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Die
Platte kann beispielsweise aus einer dünnen Platte aus einem elektrisch
isolierenden Material mit einer Dicke von beispielsweise 0,2 bis
0,5 mm oder mehr oder weniger bestehen, in einem Ausmaß kompatibel
mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung. Ein Material,
das auf sehr geeignete Weise benutzt werden kann, ist Glas. Platten aus
Keramik, wie Aluminiumoxid und Zirkonoxid, können ebenfalls benutzt werden.
Mit Hilfe bekannter Techniken, wie Pulverstrahlen, chemisches Ätzen, Laserätzen und
dergleichen können
Sacklöcher
und durchgehende Löcher
oder Öffnungen
in der Platte gemacht werden. Wenn derartige Hohlräume vorgesehen
werden sollen, wird die verwendete Platte vorzugsweise aus einem
selektiv ätzbaren
Glastyp hergestellt.
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Nachdem
die Platte mit den Bauelementen und den Metallfilmen versehen worden
ist, die dazu dienen den elektrischen Kontakt zu machen, wird eine
Platte aus dem gleichen oder einem anderen elektrisch isolierenden
Material auf derjenigen Seite der Platte vorgesehen, wo die Bauelemente
sich auf der Oberfläche
oder in einem Hohlraum in der Oberfläche der Platte sich befinden.
Wenn die Platte durchgehende Löcher
hat, wird sie auf beiden Seiten mit einer Platte aus demselben oder
einem anderen elektrisch isolierenden Material bedeckt, nachdem die
Bauelemente vorgesehen sind. Die Platten werden an der Platte mit
den Bauelementen beispielsweise mit einer Glasfritte befestigt,
wenn die Platte mit den Bauelementen und die bedeckende(n) Platte(n)
aus Glas besteh(t)en. Die Schmelztemperatur einer derartigen Glasfritte
soll niedriger sein als die Schmelztemperatur des Glases der verwendeten Platten.
Außerdem
sollen die Bauelemente imstande sein, die genannte Temperatur bestehen
zu können. Es
ist auf alternative Weise möglich,
Kleber zu verwenden auf Basis eines Kunstharzes, unter der Bedingung
aber, dass sie die Behandlungen bestehen können, die in den nachfolgenden
Schritten des Verfahrens durchgeführt werden. Für bestimmte
Konstruktionen der Hülle,
können
Metallfilme auf der mit Bauelementen versehenen Platte und auf der
anderen Platte oder den anderen Platten zum Herstellen eines elektrischen
Kontaktes mit den Bauelementen, auch als die Kontaktierungsschicht
zwischen der mit den Bauelementen versehenen Platte und der (den) Abdeckplatte(n)
verwendet werden.
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Das
auf diese Art und Weise hergestellte Gebilde wird daraufhin in kleine
Blöcke
aufgeteilt, die je wenigstens ein in ein elektrisch isolierendes
Material eingehülltes
Bauelement enthalten. In dem Unterteilungsprozess werden die Metallfilme,
die elektrischen Kontakt mit dem (den) Bauelementen) machen, längs einer
Trennlinie zwischen den Blöcken geschnitten.
Die Unterteilung in Blöcke
kann beispielsweise auf mechanische Weise durch Sägen, Brechen,
Schneiden oder mit Hilfe eines Lasers und dergleichen stattfinden.
Diese Prozesse ermöglichen es,
dass eine hohe Maßgenauigkeit
erzielt werden kann.
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Die
Seitenflächen
der Metallfilme dienen dazu, örtlich
an den Seitenflächen
der Blöcke
zwischen den Teilen der Umhüllung
elektrischen Kontakt zu machen. In einem nachfolgenden Schritt des
Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden die Blöcke an zwei
Stellen mit elektrischen Kontakten versehen, wobei diese Kontakte
mit den Seitenflächen
der Metallfilme und folglich mit dem wirklichen Bauelement elektrisch
verbunden werden und, falls erforderlich im Hinblick auf die Konstruktion
der Umhüllung,
können
sie die Blöcke
umgreifen. In Abhängigkeit
vom Funktionieren des umhüllten
Bauelementes in einer Schaltungsanordnung kann das umhüllte Bauelement
mehr als nur zwei Kontakte aufweisen.
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Die
Bauelemente können
auf alternative Weise in Hohlräumen
untergebracht werden, die durch zwei entsprechende Sacklöcher in
zwei Platten aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet werden.
Um dies zu erreichen weist ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
das Kennzeichen auf, dass
- (a) zwei Platten
aus elektrisch isolierendem Material entsprechend einem identischen
Muster mit Sacklöchern
versehen werden, wobei die Kombination aus der Tiefe der genannten
Löcher
und den anderen Abmessungen ausreichen um die Bauelemente aufzunehmen;
- (b) die Platten mit mit einem Muster versehenen Elektrodenschichten
in Form von Streifen aus Metallfilmen versehen werden, die sich
bis an den Boden der Hohlräume
erstrecken;
- (c) Bauelemente in den Hohlräumen
in der Platte vorgesehen sind, und
- (d) die andere Platte an der weiteren Platte hermetisch befestigt
wird, wobei die Seite, die mit Hohlräumen versehen ist, derjenigen
Seite der Platte zugewandt ist, welche die Bauelemente enthält, wonach
das resultierende Gebilde in Blöcke
aufgeteilt wird, die mit elektrischen Kontakten versehen werden.
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Bei
einer interessanten Abwandlung dieser Ausführungsform des Verfahrens nach
der vorliegenden Erfindung werden Bauelemente, die mit Endkontakten
an einander zugewandten Enden der Bauelemente versehen sind, in
durchgehenden Löchern
in der Trägerplatte
aus einem elektrisch isolierenden Material derart vorgesehen werden,
dass jeder Endkontakt jedes Bauelementes sich in der Ebene einer Fläche der
Trägerplatte
erstreckt oder über
die genannte Ebene herausragt. Daraufhin wird die Trägerplatte
mit Bauelementen in den durchgehenden Löchern an beiden Seiten mit
Platten bedeckt, die mit Metallstreifen entsprechend einem Muster
versehen sind, die als Elektrodenschichten wirksam sind und die
Endkontakte der Bauelemente elektrisch kontaktieren. Wenn die Dicke
der Trägerplatte
mit den durchgehenden Löchern
dem Abstand zwischen Kontaktflächen
der Endkontakten der in den Löchern vorgesehenen
Bauelemente entspricht, können
flache Deckplatten verwendet werden und nachdem die beiden Deckplatten
angeordnet worden sind, werden die Bauelemente die Elektrodenschichten
an der Oberfläche
derselben elektrisch kontaktieren. Ein befriedigender elektrischer
Kontakt kann dadurch erhalten werden, dass die Kontaktflächen der
Endkontakte oder der Metallstreifen mit einer dünnen Schicht aus einem verformbaren
Metall, vorzugsweise Gold, an derjenigen Stelle versehen werden,
an der sie die Endkontakte der Bauelemente kontaktieren.
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Wenn
der Abstand zwischen den Kontaktflächen und den Endkontakten der
Bauelemente größer ist
als die Dicke der trägerplatte,
werden die Endkontakte der Bauelemente aus der Ebene der Trägerplatte
herausragen. In dem Fall werden eine oder die beiden Deckplatten
mit Sacklöchern
einer ausreichenden Tiefe zum Aufnehmen des herausragenden Teils der
Bauelemente versehen. Die Metallstreifen werden auf den Deckplatten
angebracht, beispielsweise entsprechend einem derartigen Muster,
dass nach der Anordnung der Deckplatte auf der Trägerplatte mit
Bauelementen, jedes Bauelement mit Hilfe eines Metallstreifens mit
zwei verschiedenen Bauelementen in einer Reihe elektrisch verbunden
ist.
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Wenn
das Gebilde in Blöcke
aufgeteilt wird, wobei die Teilflächen, die sich senkrecht zu
den Metallstreifen in der Längsachse
erstrecken, immer durch die Metallstrei fen an der einen Seite oder
an der anderen Seite der Platte mit Bauelementen in den durchgehenden
Löchern
schneiden werden die Metallstreifen, die sich an gegenüber liegenden
Seiten des genannten Teils des Blocks befinden, in dem das Bauelement
in einer durchgehenden Öffnung
lieget, an gegenüber
liegenden Enden des Blocks zwischen den Teilen der Umhüllung hervorragen.
Daraufhin werden diese Enden des Blocks mit elektrischen Endkontakten
versehen, die an der Oberfläche aus
lötbarem
Metall hergestellt sind.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden die scharfen
Ränder
der Blöcke
mechanisch entfernt, beispielsweise durch eine Taumelbehandlung
im Beisein eines Schmirgelmittels, bevor die elektrischen Kontakte
vorgesehen werden. Dadurch wird vermieden, dass Teile der Oberfläche der Hülle bei
den nachfolgenden Behandlungen abblättern, wie beim Anbringen der
elektrischen Kontakte, beim Messen und beim Sortieren und beim Montieren
der fertigen umhüllten
Bauelemente in einer elektrischen oder elektronischen Schaltungsanordnung.
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Die
elektrischen Kontakte können
beispielsweise dadurch vorgesehen werden, dass zunächst die
ganze Oberfläche
der Blöcke
mit einer metallischen Keimbildungsschicht versehen wird. Eine derartige
Keimbildungsschicht kann beispielsweise aus einer Nickelchromlegierung
bestehen, die durch Magnetronzerstäubung ("barrel-sputtering") in einer Vakuumkammer vorgesehen wird.
Eine derartige Keimbildungsschicht kann auch durch Aufdampfung oder in
einem nass-chemischen Prozess angebracht werden. Daraufhin werden
die Blöcke
mit einer entfernbaren Maskierungsschicht versehen, und zwar an der
Stelle, wo in einem nachfolgenden Schritt eine Metallschicht angebracht
werden soll um einen elektrischen Kontakt zu ermöglichen. Die genannte Maskierungsschicht
kann aus einem leicht löslichen
Lack oder einem Wachs mit einem niedrigen Schmelzpunkt bestehen.
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Danach
wird die metallische Keimbildungsschicht, beispielsweise durch chemisches Ätzen, von den
Teilen entfernt, die nicht mit einer Maskierungsschicht bedeckt
sind, wonach die Maskierungsschicht ebenfalls entfernt wird. Die
freigelegten Teile der Keimbildungsschicht werden danach nacheinander
mit einer Metallschicht (durch Elektro-Ablagerung) und einer Lötschicht
(durch Tauchbedeckung) versehen. Gewünschtenfalls können beispielsweise im
Hinblick auf die Konstruktion der Umhüllung, die elektrischen Kontakte
die Enden des Blocks umgreifen um die Metallfilme, die zwischen
Teilen der Umhüllung
liegen und wenigstens teilweise als elektrische Kontakte der umhüllten Bauelemente
wirksam sind, elektrisch zu kontaktieren.
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Das
Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise bei
der Herstellung umhüllter
Einschicht- oder Mehrschicht-Dünnfilm-
und Dickfilmkondensatoren, Dünnfilm-
und Dickfilm-Widerstände,
Dioden, Sensoren (NTC), Dünnfilm-Spulen, Sicherungen,
Reed-Kontakte und dergleichen und Kombinationen derartigen Bauelemente,
wie Kombinationen von Kondensatoren, Widerständen, Sensoren, Dioden und/oder
Transistoren und dergleichen angewandt werden und das Verfahren
kann auch zum Umhüllen
elektrischer und elektronischer Schaltungsanordnungen mit derartigen
Bauelementen angewandt werden. Der Ausdruck "Bauelement", wie dieser oben stehend, nachstehend
und in den Patentansprüchen
verwendet worden ist soll Kombinationen gleicher und/oder verschiedener
Bauelemente und elektrischer und elektronischer Schaltungsanordnungen
mit derartigen Bauelementen umfassen.
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Die
Bauelemente können
völlig
oder teilweise auf der Platte aus einem elektrisch isolierenden Material
aufgebaut werden oder sie können
separat hergestellt werden, entweder integral oder teilweise, und
in Hohlräumen
in der Platte angeordnet werden, ggf. während eine elektrische oder
elektronische Schaltungsanordnung gebildet wird, wozu der Träger auf
bekannte Art und Weise mit einer geeigneten elektrisch leitenden
Verdrahtung versehen wird, beispielsweise durch Ätzung elektrisch leitender
Spuren aus einem Metallfilm entsprechend einem geeigneten Muster.
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Das
Verfahren nach der vorliegenden Erfindung schafft umhüllte Bauelemente
oder Kombinationen derselben, die auf einfache Weise in einer elektrischen
oder elektronischen Schaltungsanordnung auf einer Printplatte vorgesehen
werden können,
wobei das Bauelement gegenüber
der Umgebung hermetisch abgeschlossen ist. Die umhüllten Bauelemente
haben eine gute Größentoleranz,
was durch die Aufteilung in Blöcke
entsprechend einem Muster erzielt wird. Die Umhüllung wird gegenüber der
Umgebung einwandfrei abgeschlossen, weil diese aus Glas und/oder
einem keramischen Material hergestellt sein kann. Nötigenfalls
können
die umhüllten Bauelemente
einem Taumelvorgang ausgesetzt werden, wobei die scharfen Ränder von
den genannten umhüllten
Bauelementen entfernt werden. Während weiterer
Behandlungen, wie beim Selektieren, beim Messen, beim Verpacken,
bei der Verarbeitung mit Bestückungsmaschinen
und dergleichen können scharfe
Ränder
abbrechen. Wenn die Enden der Umhüllung der Bauelemente von den
elekt rischen Kontakten umgeben sind, wird eine gute Verlötbarkeit und
Untersuchbarkeit erzielt, sowie eine gute mechanische Haftung der
Kontakte an der Umhüllung.
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Die
umhüllten
elektrischen, elektronischen oder elektromechanischen Bauelemente
nach der vorliegenden Erfindung weisen das Kennzeichen auf, dass
das Bauelement in eine hermetische Hülle aus Glas und/oder einem
keramischen Material eingebettet wird, wobei diese Umhüllung aus
Teilen besteht und mit metallischen, elektrischen Kontakten versehen
ist, die das in die Hülle
eingebettete Bauelement über
Metallfilme zwischen den bildenden Teilen der Hülle kontaktieren, dadurch gekennzeichnet,
dass die Metallfilme ebenfalls als Elektrodenschichten wirksam sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines umhüllten
Bauelementes weist das Kennzeichen auf, dass nach der vorliegenden
Erfindung die Metallfilme zwischen den Teilen der Hülle, die
dazu dienen, zwischen dem Bauelement und den elektrischen Kontakten
eine elektrische Verbindung herzustellen, auch als Verbindungsfilm
zwischen den teilen der Hülle
wirksam sind. Auf diese Weise wird eine sehr starke und hermetische
Verbindung zwischen den Teilen der Hülle erzielt, insbesondere,
wenn diese Teile aus Glas hergestellt sind.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden
Fall näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines Teils einer Platte, die mit mehreren Schichten
versehen ist,
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2 eine
Seitenansicht eines Schnittes durch die Platte nach 1 gemäß der Linie
II-II,
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3 eine
schaubildliche Ansicht eines Bauelementes, das noch nicht mit elektrischen
Verbindungen versehen ist,
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4 eine
Darstellung eines Teils des Bauelementes nach 3 nach
der Entfernung der scharfen Ränder,
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5 eine
Darstellung eines anderen Teils des Bauelementes nach 3,
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6 eine
Seitenansicht eines Bauelementes, das teilweise mit einer Keimbildungsschicht
versehen ist,
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7 eine
Seitenansicht eines Bauelementes, das mit elektrischen Endkontakten
versehen ist,
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8 eine
Draufsicht eines Teils einer Platte, die mit Sacklöchern sowie
Streifen aus einer Metallfolie versehen ist,
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9 einen
Schnitt durch zwei Platten, die aufeinander vorgesehen sind, entsprechend 8, wobei
in den Hohlräumen
eine Diode vorgesehen ist,
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10 einen
Längsschnitt
durch eine umhüllte
Diode mit elektrischen Endkontakten,
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11 eine
Draufsicht eines Teils einer Platte, die mit durchgehenden Löchern versehen
ist,
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12 einen
Schnitt durch die Platte aus 11 gemäß der Linie
XII-XII,
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13 eine
Draufsicht einer Deckplatte mit Metallstreifen,
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14 eine
Draufsicht einer Deckplatte mit Metallstreifen,
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15 einen
Schnitt durch ein Gebilde mit einer Platte mit Bauelementen sowie
mit Deckplatten,
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16 einen
Schnitt durch ein fertiges umhülltes
Bauelement.
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Es
sei bemerkt, dass die Figuren nicht maßstabsgerecht gezeichnet worden
sind. In den Figuren sind die gleichen Teile durch dieselben Bezugszeichen
angegeben.
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Beispiel 1 (1–7)
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Eine
0,3 mm dicke flache Glasplatte 1 wird im Zerstäubungs-
oder im Aufdampfverfahren mit einem Metallfilm, beispielsweise aus
Aluminium, versehen. Daraufhin wird ein Teil des Aluminiumfilms photolithographisch
entfernt, so dass die ersten Elektrodenschichten 2, die
in einer Matrix vorgesehen sind, zurückbleiben. Danach wird die
ganze Oberfläche
mit Hilfe eines chemischen Aufdampfprozesses mit einer dielektrischen
Schicht 3 aus Siliziumnitrid versehen (in 1 ist
die Schicht 3 in der linken oberen Ecke teilweise entfernt,
damit die Elektrodenschichten 2 sichtbar sind). Die dielektrische
Schicht 3 wird mit einem Metallfilm aus Aluminium versehen, aus
dem die Elektrodenschichten 4 hergestellt werden, und zwar
auf dieselbe Art und Weise wie oben in Bezug auf die Elektrodenschichten 2 beschrieben worden
ist, wobei jede der Elektrodenschichten 4 zwei darunter
liegende Elektrodenschichten 2 teilweise überlappen.
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2 zeigt
eine Seitenansicht eines Schnittes gemäß der Linie II-II in 1,
die sur Erläuterung der
oben beschriebenen Schichtstruktur dient. Daraufhin wird das Gebilde
mit einer Lackschicht 5 versehen, beispielsweise mit einem
Epoxylack, und die Deckplatte 6 aus Glas mit einer Dicke
von 0,2 mm wird daran haftend angebracht. Die Dicke des Gebildes
ist etwas mehr als 0,5 mm, da die auf der Trägerplatte 1 angebrachte
Lackschicht eine Dicke in der Größenordnung
von einigen Zehn μm
hat.
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Das
resultierende Gebilde wird in Blöcke
aufgeteilt, die je wenigstens ein Bauelement enthalten, In den 1 und 2 sind
eine Anzahl Trennlinien A, B, C, D und E bzw. C', D' und
E' angegeben, wobei die
Trennlinien C, D, E bzw. C',
D', E' sich durch die Elektrodenschichten 2 und 4 erstrecken.
Die Aufteilung in Blöcke
erfolgt vorzugsweise durch Sägen. 3 ist
eine schaubildliche Darstellung eines umhüllten Bauelementes vor der
Anordnung der elektrischen Kontakte.
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Vor
der Anordnung der elektrischen Kontakte werden die scharfen Ränder von
den umhüllten
Bauelementen entfernt, vorzugsweise durch mechanische Mittel, wie
eine Taumeltrommel. Auf diese Weise wird vermieden, dass bei den
nachfolgenden Behandlungen, wobei viele Blöcke mechanisch geordnet werden,
Teile der Ränder
der Blöcke
abbrechen. Das Ergebnis dieses Taumelbehandlung ist in 4 und 5 dargestellt,
wobei die beiden Enden des Blocks dargestellt sind (Bauelement und
Hülle).
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Danach
wird der ganze Block im Vakuumzerstäubungsverfahren ("barrel sputtering") mit einer Keimbildungsschicht
aus Nickelchromlegierung versehen. Diejenigen Teile des Blocks,
auf denen in einem nächsten
Schritt die elektrischen Verbindungen in Form von Endkontakten angebracht
werden müssen,
werden danach mit einer Maskierungsschicht, beispielsweise aus Bienenwachs,
versehen. Der nicht bedeckte Teil der Keimbildungsschicht wird im Ätzverfahren
mit einem geeigneten Ätzmittel
entfernt. Nach der Entfernung der Maskierungsschicht, beispielsweise
mit Hilfe einer heißen,
wässerigen
Seifenlösung,
werden die beiden Enden des Blocks mit elektrischen Verbindungen
und einer Lötschicht
versehen.
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6 ist
eine schematische Seitenansicht eines Blocks mit Keimbildungsschichten 7 an
beiden Enden, erhalten auf die angegebene Art und Weise. Eine Vielzahl
derartiger Blöcke
werden gleichzeitig mit einer ersten Schicht aus Kupfer versehen
mit einer Dicke in der Größenordnung
von 1 μm,
und zwar mit Hilfe von galvanischer Metallabscheidung. Daraufhin
wird in einem Metallabscheidungsprozess eine Schicht aus Nickel
mit einer Dicke in der Größenordnung
von 1 μm
darauf angebracht und dann wird auf der genannten Nickelschicht
eine Schicht aus Lotmetall (PbSn) mit einer Dicke in der Größenordnung
von 10 μm
angebracht. Der resultierende Block ist in Seitenansicht in 7 dar gestellt,
wobei die elektrischen Endkontakte, die mit einer Lötschicht versehen
sind, durch das Bezugszeichen 8 angegeben sind. Auf diese
Weise wird eine umhüllte
Einzelschichtkondensator erhalten.
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Beispiel 2
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Ein
Einzelschichtwiderstand kann auf die Art und Weise, wie in dem Beispiel
1 beschrieben, erhalten werden, mit dem Unterschied jedoch, dass
statt der elektrisch isolierenden dielektrischen Schicht 3 eine
Widerstandsschicht 3, beispielsweise aus einer Chrom-Nickel-Siliziumlegierung,
mit Hilfe einer Dünnfilmtechnik
angebracht wird.
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Beispiel 3 (8–10)
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Zwei
Platten 10 aus Glas mit Abmessungen, beispielsweise von
30 × 40
cm und mit einer Dicke von 0,4 mm, werden in einem Muster mit Sacklöchern 11 mit
einer Tiefe von 150 μm
und mit einer Öffnung
an der Oberfläche
von 300 × 300 μm versehen. Die Öffnungen
können
beispielsweise im Sandstrahlverfahren gebildet werden, und zwar
unter Verwendung einer Maske, die mit Öffnungen in dem gewünschten
Muster versehen ist, oder in einem photolithographischen Verfahren
unter Verwendung eines Ätzmittels.
In dem letzteren Fall kann auf sehr vorteilhafte Weise ein Glastyp
verwendet werden, der von der Firma SCHOTT unter der Bezeichnung
FOTURAN auf den Markt gebracht wird. Nach Belichtung mit UV-Licht
in einem Muster können
die belichteten Gebiete dieses Glases mit Hilfe einer Hydrofluorsäure selektiv
geätzt
werden.
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Daraufhin
wird die Oberfläche
der Platten, in denen die Sacklöcher
gebildet sind, mit einem Kupferfilm versehen. Die Elektrodenschichten 12 werden in
einem photolithographischen Prozess aus dem genannten Kupferfilm
gebildet und die genannten Elektrodenschichten werden danach in
einem elektrochemischen Prozess mit einer Goldschicht versehen. Die
Hohlräume
der Platte 10 werden danach mit Dioden 13 versehen,
die Abmessungen beispielsweise von 250 × 250 × 200 μm haben, wonach eine zweite Platte 10 auf
der ersten Platte 10 angebracht wird. Diese Situation ist
in 9 dargestellt, die ein Schnitt gemäß der Linie
IX-IX in 8 ist.
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Zum
Erhalten eines einwandfreien elektrischen Kontaktes zwischen den
Endkontakten der Dioden und den Metallfolien auf der Oberfläche der
beiden Platten 10 kann ein kleines Goldstück wie bei
einem Sandwich zwischen den genannten Dioden und den genannten (nicht
dargestellten) Folien vorgesehen werden. Die zwei Platten 10 werden
mit Hilfe einer dünnen
Schicht aus einem Kleber oder mit Hilfe einer Glasfritte zusammengefügt, das
Gebilde wird in Blöcke
aufgeteilt und die genannten Blöcke
werden mit Endkontakten 14 und 15 versehen, und
zwar auf die Art und Weise, wie in dem Beispiel 1 angegeben. 10 ist
ein Schnitt durch eine Diode 13 mit einer Umhüllung. In
Bezug auf den Teil der Umhüllung
der Platte 10 ist der Schnitt gemäß der Linie X-X in 8.
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Beispiel 4 (11–16)
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Eine
0,6 mm dicke Glasplatte 16 aus FOTURAN wird über eine
Maske UV-Licht ausgesetzt. Nach
einer thermischen Behandlung zum Hervorrufen einer Umwandlung in
dem Glas in den exponierten Teilen der Glasplatte werden durchgehende
Löcher 16A mit
einem Durchmesser von 0,3 mm im Ätzverfahren
gebildet, wobei eine 10%ige wässerige
Lösung
von Wasserstofffluorid verwendet wird. Die Bauelemente 17,
beispielsweise in Form von Dioden mit zwei einander gegenüber liegenden
Endkontakten 17A und 17B, werden danach in den Öffnungen 16A vorgesehen.
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Zwei
Deckplatten 18 und 19, vorzugsweise aus der gleichen
Glaszusammensetzung, werden je an einer Seite mit einem dünnen Kupferfilm
versehen, beispielsweise in einem elektrochemischen Prozess. Daraufhin
werden in einem photolithographischen Prozess Streifen 18A und 19A aus
diesen Filmen geformt. Diese Streifen werden elektrochemisch mit
einer Golfschicht versehen. Die Deckplatten 18 und 19 werden
danach befestigt, wobei die Seite mit den Metallstreifen 18A und 19A der
Trägerplatte 16 zugewandt,
und zwar unter Verwendung beispielsweise eines Epoxidharzklebers.
Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes zwischen den Endkontakten 17A und 17B der
Dioden 17 und den entsprechenden Metallstreifen 18A und 19B kann
zwischen denselben (nicht dargestellt) eine geringe Menge an Gold,
wie bei einem Sandwich, vorgesehen werden.
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Die
Deckplatten 18 und 19 werden derart an der Trägerplatte 16 befestigt,
dass die Metallstreifen nach der Aufteilung in Blöcke in dem
nächsten
Schritt des Verfahrens an den betreffenden Enden des Blocks hervorragen.
Dies ist in 15 dargestellt, die ein Schnitt
durch das Gebilde ist vor der Aufteilung in Blöcke. Die Trennlinien und die
durch punktierte Linien x, y und z angegebenen Teilungsflächen in
den 11 bis 15 sowie
die Trennlinien und die durch punktierte Linien a, b und c in den 11 bis 14 angegebenen
Trennflächen
entsprechen einander. Das Gebilde wird danach in Blöcke aufgeteilt, vor zugsweise
durch Sägen,
wonach die Endkontakte auf die Art und Weise vorgesehen werden,
wie in dem Beispiel 3 angegeben. 16 ist
ein Schnitt durch eine fertige umhüllte Diode 17; die
Bezugszeichen in 16 haben dieselbe Bedeutung
wie in den vorhergehenden Figuren.
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Die
in den Beispielen 3 und 4 angegebenen Hohlräume sind rechteckig oder kreisrund
im Schnitt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es aber auf
alternative Weise auch möglich,
Hohlräume
mit einer anderen Querschnittsform zu verwenden, wie dreieckig,
länglich
und dergleichen. Die in den Beispielen dargestellten umhüllten Bauelemente
umfassen zwei elektrische End- oder Kopfkontakte. Es dürfte einleuchten,
dass umhüllte
Bauelemente oder Kombinationen gleicher und/oder funktionell verschiedener
Bauelemente, die ggf. in einer elektrischen oder elektronischen
Schaltungsanordnung vorgesehen sind, und die mit einer gemeinsamen Umhüllung nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren versehen
sind, nötigenfalls
mehr als zwei derartiger Endkontakte aufweisen können.
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Die
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten umhüllten
Bauelemente zeigen eine sehr hohe Maßgenauigkeit. Dies hat einen
positiven Effekt auf die Bestückungseffizienz,
wenn diese Bauelemente mit Hilfe von Bestückungsmaschinen auf einer Printplatte
angeordnet werden.