DE1300788C2 - Verfahren zur herstellung kugeliger loetperlen auf traegerplatten - Google Patents

Verfahren zur herstellung kugeliger loetperlen auf traegerplatten

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DE1300788C2
DE1300788C2 DE19671300788 DE1300788A DE1300788C2 DE 1300788 C2 DE1300788 C2 DE 1300788C2 DE 19671300788 DE19671300788 DE 19671300788 DE 1300788 A DE1300788 A DE 1300788A DE 1300788 C2 DE1300788 C2 DE 1300788C2
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John; Poughquag; Sopher R&eman Paul; Totta Paul Anthony; Dewitt David; Karan Clarence; Poughkeepsie; N.Y. Napier (V.St.A.)
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IBM Deutschland Internationale Bueromaschinen GmbH
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Description

schichtet, durch aeMaskeLotsteuerbarerSchicbt^ | genau bestimmt jmd eingehalten werden können
dicke aSrnnpfTSd nach Entfemang der1 ß Geintiß der Erfindung *«^ TOgddapo, daß ie Maske die Träge^atte auf eine über der Schmelz- »s Trägerplatte mit emer sich über jeweifcüe Metalltemperatur del Lotes Hegende Temperatur er- flächen und deren unmittelbare Umgebung erwärmt wird streckende Öffnungen aufweisenden Maske be-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- schichtet, durch die Maske Lot m steuerbarer kennzeichnet, daß die Metallflächen aus Kreis- Schichtdecke aufgedampft und nach Entfernung der flächen bestehen und die einen bestimmten, etwas u Maske die Trägerplatte auf eine über der Schmelzgrößeren Durchmesser aufweisenden Maskenöff- temperatur des Lotes hegende Temperatur erwannt nungen konzentrisch dazu angeordnet werden. wird. Auf diese Weise bilden sich unter der Em-
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, wirkung der Oberflächenspannung des bei der Nachdadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der erwärmung gebildeten flüssigen Lotes in Verbindung Trägerplatte zur Verhinderung der Oxydation in ·5 mit der vom flüssigen Lot nicht benetzbaren lragerreduzierender Atmosphäre erfolgt. platte kugelige Lötperlen, deren Abmessungen durch
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Wahl der Größe der Maskenöffnungen, der Große dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Metallflächen und der Aufdampfgeschwindigkeit der Oxydation das Schaltungsplättchen mit dem bestimmt werden können.
aufgebrachten Lot unter Einwirkung eines Fluß- 30 Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Metallmittels erwari.it wird. flächen aus Kreisflächen bestehen und die einen be-
5. Anwendung der nach dem Verfahren nach stimmten, etwas größeren Durchmesser aufweisenden Anspruch 1 hergestellten Imperien bei der An- Maskenöffnungen konzentrisch dazu angeordnet Ordnung des Schaltungspläf chens auf einer werden. ,.
Grundplatte, dadurch gekennzeichnet, daß ein 35 Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Erwärmung Teil der Lötperlen als elektrischer Kontakt (40, der Trägerplatte zur Verhinderung der Oxydation in 42) und ein anderer Teil als Abstandshalter (44) reduzierender Atmosphäre oder unter Einwirkung dient. eines Flußmittels erfolgt.
Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens zur 40 elektrischen Verbindung von Schaltungsplättchen mit
einer Kontaktplättchen aufweisenden Grundplatte
unter Einhaltung eines bestimmten gegenseitigen Abstandes besteht darin, daß das oder die Schaltungsplättchen mit kugeligen Lötperlen versehen und auf
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- 45 der Grundplatte so angeordnet werden, daß die Lötstellung kugeliger Lötperlen definierter Abmessungen perlen auf entsprechenden Kontaktplättchen und auf ihre Ausdehnung begrenzenden Metallflächen, mindestens ein weiteres auf der eigentlichen Obsrdie sich auf vom flüssigen Lot nicht benetzbaren fläche der Grundplatte aufliegen und daß an-Trägerplatten, beispielsweise integrierten Schaltungs- schließend eine Erwärmung auf eine über der plättchen, befinden. 50 Schmelztemperatur des Lotes liegende Temperatur
Bei bekannten Verfahren zur Herstellung in- erfolgt.
tegrierter Schaltungsplättchen werden an verschiede- Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin in
nen Stellen des Plättchens kleine Kupferkugeln an- der nachstehenden Beschreibung von in der Zeichgeordnet, die beim Anbringen der Schaltungs- nung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert, plättchen auf einer Trägerplatte als elektrische Kon- 55 Es zeigt
takte verwendet werden. Als passive Abstandshalter F i g. 1 einen Schnitt durch eine Seitenansicht
zur Festlegung eines geeigneten Abstandes zwischen eines integrierten Schaltungsplättchens, auf dessen den Schaltungsplättchen und der Trägerplatte dienen Oberfläche eine die Ausdehnung der zu bildenden gewöhnlich kleine Glasperlen oder keramische Lötperle begrenzende Metallfläche angeordnet ist; Perlen. Die aktive Kontakte darstellenden Kupfer- 60 Fig. 2 zeigt dieses Schaltungsplättchen, nachdem kugeln werden mit den Schaltungsplättchen ver- es durch eine Metallmaske mit Lot bedampft wurde; bunden, indem sie auf kleinen Metallflächen ange- F i g. 3 zeigt eine fertige Lötperle, nachdem die zulötet werden, die beispielsweise aus Chrom, Kupfer nächst aufgedampfte Lotschicht nacherwärmt wurde; und Gold hergestellten Kreisflächen bestehen. Es ist Fig. 4a und 4b zeigen, wie durch Bestimmung bereits erkannt worden, daß die Kupferkugeln 65 der Größe der Maskenöffnung und damit der Größe und die Abstandshalter aus Glas durch Perlen aus der aufgedampften Lotschicht die Abmessungen der Lot ersetzt werden können und daß damit eine Lötperlen festgelegt werden können, und
wesentliche Kosteneinsparung und Vereinfachung des Fig. 5 zeigt ein mit aktiven und passiven Lot-
perlen versehenes Schaltungsplättchen, das auf einer Die Höhe der Lötperle wird vom Durchmesser
Trägerplatte angeordnet ist. der Metallfläcbe 18, dem Durchmesser der Masken-
In den einzelnen Figuren sind für gleichartige öffnung und von der Dicke der aufgedampften Lot-Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. In Fig. I ist schicht bestimmt. In einem typischen Beispiel kann ein Teil eines integrierten Scbaltungsplättcbens 10 5 auf einer Metallfläcbe mit einem Durchmesser von dargestellt, das aus Silizium besteht und dessen 0,15 mm durch Aufdampfen einer Lotschicht in einer Oberfläche eine Siliziumdioxydschicht 12 und 14 Dicke von 40 bis 50 um durch eine Maskenöffnung trägt. Ebenso ist eine Aluuchicht 16 vorge- mit einem Durchmesser von 0,3 ram eine Perle mit sehen, die als elektrischer Kontakt für im Schaltungs- einer Höhe von etwa 0,15 bis 0,2 mm hergestellt plättchen 10 gebildete, nicht dargestellte Schalt- io werden. Der Zusammenbang zwischen dem Duichelemente dient Diese Alummiumschicht fehlt in den messer der Maskenöffnung und der Höhe der geFällen, in denen die gebildete Lötpeiie nicht als bildeten Perle geht deutlich aus den Fig.4a und 4b aktiver elektrischer Kontakt, sondern als passiver hervor. Da die aufgedampfte Lotschicht 28 einen be-Abstandshalter verwendet wird. Über der Alu- trächtlich größeren Durchmesser als die Lotschicht miniumschicht ist eine der Begrenzung der zu bilden- 15 30 aufweist, ist die aus der Schicht 28 gebildete Lötden Lötperle dienende tellerförmige Metallschicht 18 perle 32 wesentlich höher als die aus der Schicht 30 angeordnet, die aus einer Gold-, Kupfer- und Chrom- gebildete Lötperle 34.
schicht bestehen kann. Die Herstellung dieser in Da die begrenzenden Metallflächen auf der Ober-
Fig. 1 gezeigten Struktur erfolgt nach bekannten Bäche des Schaltungsplättchens im allgemeinen den
Verfahren und ist nicht näher beschrieben, da sie ao gleichen Durchmesser aufweisen und da außerdem
nicht Teil der Erfindung ist. zweckmäßigenveise c"'j in allen Maskenöffnungen
Zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Ver- eines Schaltungsplättchers aufgedampfte Lotschicht f ahrens sei nunmehr auf die Ar .Ordnung der F i g. 2 dieselbe Dicke aufweist, besteht der geeignetste Weg verwiesen. Eine aus Metall oder einem anderen ge- zur gleichzeitigen Herstellung von Lötperlen untereigneten Material bestehende Maske 20 ist auf dem as schiedlicher Höhe auf einem Schaltungsplättchen Schaltungsplättchen 10 angebracht und weist öffnun- darin, daß die Größen der Maskenöffnungen in Abgen auf. Der gezeigte Ausschnitt enthält lediglich hängigkeit von den gewünschten Höhen der Löteine einzige Maskenöffnung. Die Anordnung der perlen variiert werden.
Maske erfolgt so, daß die öffnung konzentrisch zu F i g. 5 zeigt ein Schaltungsplättchen 10, das auf der begrenzenden Metallfläche 18 zu liegen kommt 30 einer mit Kontaktplättchen 38 versehenen Grund- und einen etwas größeren Durchmesser als diese platte 36 angeordnet ist. Das Schaltungsplättchen 10 Metallfläche aufweist. Dadurch liegt auch ein die trägt zwei in der eben beschriebenen Weise hei-Metallfläche 18 umgebendes kreisringförmiges Ge- gestellte Lötperlen 40 und 42, die als aktive elekbiet der Oberfläche des Schaltungsplättchens 10 im trische Kontakte verwendet werden. Außerdem ist Bereich der öffnung. Durch diese öffnung wird in 35 auf dem Schaitungsplättchen in derselben Weise eine bekannter Weise eine Schicht 24 aus Lot, beispiels- etwas größere Lötperle 44 hergestellt, die als passiver weise eine Blei-Zinn-Verbindung, aufgedampft. Diese Abstandshalter verwendet wird. Die als Kontakte Lotschicht bedeckt die Metallfläche 18 und den diese verwendeten Lötperlen 40 und 43 liegen auf den entumgebenden Oberflächenbereich 22 des Schaltungs- sprechenden Kontaktplättchen 38 der Grundplatte plättchens 10 in einer vorausbestinimten Dicke. 40 36. Wird die Anordnung gemäß Fig. 5 bis zum Nach dem Aufdampfen der Lotschicht wird die Schmelzen des Lotes erhitzt, fließen die Lötperlen 40 Maske entfernt. Anschließend wird das Schaltungs- und 42 mit dem ihnen zugeordneten Kontaktplättchen plättchen in einer reduzierenden Atmosphäre oder 38 zusammen und bilden eine gute elektrische Verunter der Einwirkung von Flußmittel zur Ver- bindung. Die als Abstandshalter verwendete Lötperle hinderung der Oxydation erhitzt, bis das Lot den 45 44 wird dabei ihre ursprüngliche Gestalt beibehalten geschmolzenen Zustand erreicht. Während des und einen geeigneten Abstand zwischen Schaltungs-Schmelzvorganges zieht sich das Lot allmählich von plättchen und Grundplatte aufrechterhalten. Die als der nicht benetzbaren Oberfläche 22 zurück und Abstandshalter dienende Lötperle zerfließt bei der iammelt sich auf der Metallfläche 18. Dort bildet Erwärmung nicht, da sie die keramische Oberfläche das Lot unter dem Einfluß der Oberflächenspannung 50 der Grundplatte 36 nicht benetzt und durch die eine kugelige Lötperle 26, wie es in F i g. 3 darge- im geschmolzenen Zustand wirksame Oberflächen-•tellt ist. spannung in ihrer ursprünglichen Form gehalten wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. ^ 2
    HersteUungsverfaJwens verbunden wäre. Es fehlt
    Patentansprüche: aber ein geeignetes Verfahren, durch das derartige
    rnwiuttuajjiuuw. ^ ^* ^ ^ den erfor(jwi,Qheft Weinen Ab-
    i. Verfahren zur Herstellung kugeliger Lot- ' ™8S™ßs£ole™^
    perlen definierter Abmessungen auf ihre Ausdeb* 5 ^^^^^ϊ^&^^αΆίΆ
    nung begrenzenden MetallflMwn, die sieb auf Schmelzen von
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