DE3040930A1 - Verfahren zur serienmaessigen herstellung von elektrischen bauelementen oder netzwerken - Google Patents

Description

• Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen
• Bauelementen oder Netzwerken.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Bauelementen oder Netzwerken, welche Träger mit einem zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt enthalten, welche an zwei einander gegenüber liegenden Seiten mit Kontaktmetallschichten versehen sind und welche auf diese Träger aufgebrachte, die Kanten der Kontaktmetallschichten überlappende, elektrisch wirksame Schichten enthalten.
• Ein derartiges Bauelement ist aus der DE-OS 2843581 bekannt. Dort ist ein Kondensabr in der beschriebenen Art aufgebaut, wobei die elektrisch wirksamen Schichten Kondensatorbeläge sind, welche jeweils an einer der einander gegenüber liegenden Seiten die Kontaktmetallschichten überlappen, wobei zwischen den beiden Belägen eine Dielektrikumsschicht angeordnet ist.
• Der beschriebene Aufbau stellt einen unbedrahteten Chip dar. Die elektrisch wirksamen Schichten können neben Kondensatorbelägen auch Widerstandaschichten oder Netzwerke sein.
• Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeli, besteht darin, derartige Chips in der Serienfertigung mit möglichst geringem Aufwand und wenig Abfall von Material herzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst ein Trägerband mit dem vorgesehenen Querschnitt durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt wird, daß dieses Trägerband Lage auf Lage so aufgewickelt oder gestapelt wird, daß die für die Kontaktmetallschichten vorgesehenen Flächen die Stirnflächen der Spirale bzw. Stapels biden, daß auf diese Strnflächen das Kontaktmetall aufgebracht wird, daß die elektrisch wirksamen Schichten aufgebracht werden und daß das Band in einzelne Bauelemente oder Netzwerke zertrennt wird.
• Der Querschnitt des Bandes weist vorteilhaft an je einer Ecke der für die Kontaktmetallschicht vorgesehenen Flächen Abschrägungen oder Abrundungen auf, wobei die beiden Abschrägungen oder Abrundungen an dieselbe von Kontaktmetall freie Fläche angrenzen. Dadurch umfassen die aufgebrachten Kontaktmetallschichten die Kanten des Trägerbandes und können von den elektrisch wirksamen Schichten besonders vorteilhaft kontaktiert werden, insbesondere da die Dicke der Kontaktmetallschichten auf den Abschrägungen und den unmittelbar angrenzenden Flächen des benachbarten Trägers stetig gegen Null geht. Dadurch werden Spannungen in den elektrisch wirksamen Schichten vermieden, eine Kontaktierung hoher Güte und DauerfestigkeS ist gewährleistet.
• Das Trägerband kann vor dem Stapeln in Streifen konstanter Länge aufgetrennt werden. Es kann auch mäanderförmig geknickt werden, wodurch ein relativ fester Stapel entsteht. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Band auf eine Scheibe mit großem Durchmesser so aufgespult wird, daß jede Windung über der vorhergehenden zu liegen kommt und wenn die so gebildete Scheibenwicklung auf beiden Stirnseiten metallisiert wird. Durch den Wickelzug beim Aufwickeln kann bereits eine hohe Festigkeit der aufgewickelten Spirale erreicht werden, Luftspalte zwischen den Lagen können vermieden werden, es ergibt sich eine saubere Abgrenzung der aufgebrachten Kontaktschichten. Die Kontakt schichten werden vorzugsweise mittels Kathodenzerstäubung aufgedampft (aufgesputtert). Sie können auch durch andere Verfahren aufgebracht werden, beispiels- weise durch Aufdampfen mittels eis Metallverdampfers.
• Eine Prüfung der Bauelemente vor dem Zertrennen sowie der Aufbau relativ komplizierter Netzwerke wird ermöglicht, indem die Stirnfläche der Spirale bzw. des Stapels während der Beschichtung durch Blenden teilweise abgedeckt werden und indem dadurch metallfreie Streifen erzeugt und voneinander getrennte Kontaktelemente hergestellt werden. Dabei werden die Blenden vorteilhaft zur Stützung der einzelnen Lagen des Bandes eingesetzt, wodurch eine relativ große Zahl von Lagen aufgewickelt bzw. gestapelt werden kann.
• Das Trägerband wird vorteilhaft aus einem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von mehr als 3000C hergestellt. Da--durch ist gewährleistet, daß das Bauelement mittels uchlötung oder Schwallötung mit einer entsprechenden Schaltung verbunden werden kann. Insbesondere eignet sich als Werkstoff Polytetrafluoräthylen (Teflon PFA). Ebenso eignet sich Perfluoralkoxy.
• Die wirksamen Schichten des Bauelementes können besonders rationell aufgebracht werden, indem das mit KontaktmetaIS schichten beschichtete Band abgewickelt und auf eine Trommel großem Durchmesser so aufgewickelt wird, daß die einzelnen Windungen nebeneinander zu liegen kommen und indem die wirksamen Schichten auf die nun außen liegende, nicht mit Kontaktschichten versehene Seite des Bandes aufgebracht werden. So können besonders einfach Widerstände hergestellt werden, wobei die Widersandsschicht ganzflächig auf das aufgewickelte Trägerband aufgebracht werden kann. Die wirksamen Schichten werden dabei vorteilhaft durch Aufdampfen oder Aufsputtern von Metall gebildet, wobei die Trommel rotiert, der Hetallverdampfer bzw. das Target jedoch feststeht. Dadurch wird eine über den gesamten Trommelumfang gleichmäßige Schichtdicke der elektrisch wirksamen Schicht erreicht. Eine weitere Rationall- sierung wird erreicht, indem nach dem Herstellen von einzelnen Kontaktelementen die wirksamen Schichten noch auf der Trommel mit Mustern versehen werden, indem die gebildeten Bauelemente oder Netzwerke vor dem Zertrennen geprüft und indem dann durch Vielfachsägen jeweils mehrere Bauelemente oder Netzwerke gleichzeitig abgesägt werden.
• Vorteilhaft werden zwei oder mehr elektrisch leitfähige und nichtleitende Schichten ganzflächig übereinander aufgebracht, in den einzelnen Schichten unterschiedliche Muster erzeugt und dadurch Netzwerke mit verschiedenen elektrischen Bauelementen hergestellt. Die Schichten können vorteilhaft durch einen Laser mit Mustern versehen werden, da dieser gegenüber dem fest mit der Trommel verbundenen Trägerband mit hoher Genauigkeit bewegt werden kann. Durch die Möglichkeit einer fortlaufenden Mustererzeugung kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Lasers voll ausgenutzt werden.
• Die Erfindung wird nun anhand von vier Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf das in den Figuren gezeigte Beispiel beschränkt.
• Fig. 1 zeigt ein Rad mit großem Durchmesser und ein darauf aufgewickeltes Trägerband in geschnittener Ansicht, Fig. 2 zeigt eine Trommel mit großem Durchmesser und ein darauf aufgewickeltes Trägerband, Fig. 3 zeigt ein mit elektrisch wirksamen Schichten versehenes Trägerband in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht, Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild für den Aufbau von Fig. 3.
• Auf ein Rad 1 mit großem Durchmesser wird ein Trägerband 2 spiralförmig so aufgewickelt, daß Lage auf Lage zu liegen kommt. Das Trägerband 2 ist durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt. Blenden 3 decken die Stirnflächen der aus den einzelnen Lagen des Trägerbandes 2 gebildeten Spirale teilweise ab. In den PfeilrichtungenA und B werden auf die beiden Stirnflächen der Spirale Kontaktschichten aufgebracht, insbesondere mittels Kathodenzerstäubung aufgedampft. Das Rad 1 dreht sich in Pfeilrichtung C. Durch die Blenden 3 werden die aufgedampften Kontaktschichten in einzelne Kontaktelemente unterteilt, welche einerseits eine Fertigstellung der Bauelemente vor dem Zerschneiden des Trägerbandes ermöglichen und andererseits den Aufbau relativ komplizierter Netzwerke mit mehreren Anschlüssen ermöglichen, wobei jedem Anschluß ein Kontaktelement zugeordnet wird.
• Nach dem Aufbringen der Kontaktschichten wird das Trägerband der Spirale abgewickelt und auf eine Trommel 4 mit großem Durchmesser Windung neben Windung so aufgewikkelt, daß eine der nicht mit Kontaktschichten bedeckten Oberflächen des Trägerbandes außen zu liegen kommt (Fig.
• An den Schmalseiten des Trägerbandes befinden sich die bereits aufgebrachten Kontaktelemente 5 und dazwischenliegende metallfreie Streifen 6. Die Kontaktelemente 5 sind in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Das auf der Trommel 4 aufgewickelte Trägerband 2 wird nun in Pfeilrichtung D mit einer Metallschicht versehen, insbesondere durch Metallverdampfung mittels Kathodenzerstäubung oder durch Aufdampfen. Das Metall wird ganzflächig über alle Windungen des Trägerbandes 2 aufgedampft. Es haftet an den Kontaktflächen 5 so fest, daß beim späteren Abwzkkeln und Zertrennen des Trägerbandes ein einwandfreier Kontakt zu den Kontaktflächen 5 bestehen bleibt.
• Ein Laser 6 erzeugt einen Laserstrahl 7, welcher nach dem Metallisieren auf dem Trägerband 2 Muster erzeugt.
• Im einfachsten Fall kann beispielsweise ein Frei rand im Bereich der Kanten der Kontaktelemente 5 erzeugt werden, wodurch die aufgedampfte Metallschicht auf einer Seite von der zugehörigen Kontaktfläche isoliert wird. Dies ist beispielsweise für die Herstellung von Kondensatoren zweckmäßig. Durch den Laserstrahl können auch mäanderförmige Widerstände, Widerstandsnetzwerke, Spulen aus der ganzflächig aufgedampften Schicht gebildet werden.
• In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das Trägerband 2 einen annähernd rechteckförmigen Querschnitt auf, bei dem zwei Kanten 10, die an eine nichtmetallisierte Fläche angrenzen, abgeschrägt sind. Die Kontaktelemente5 weisen Randbereiche 11 auf, welche um die nicht abgeschrägten Kanten des Trägerbandes 2 herumrechen und eine kontinuierlich auf Null gehende Dicke aufweisen. Diese Randbereiche 11 wurden durch die abgeschrägten Kanten 10 der beim Aufdampfen der Kontaktelemente benachbarten Lage des Trägerbandes 2 ermöglicht.
• Die Randbereiche 11 überlappend ist eine Widerstandsschicht 7 aufgebracht. Darüber liegen eine Isolierstoffschicht 8 und eine Metallschicht 9. Die Isolierstoffschicht 8 wurde über den Randbereichen 11 der Kontaktelemente 5 entfernt, so daß sich dort ein Freirand 12 bildete. Die Metallschicht 9 kontaktiert auf dem Freirand die darunter befindliche Widerstandsschicht 7 und somit die Kontaktelemente 5.
• Das Entfernen von Teilen der Isolierstoffschicht 8 kann durch einen Laser Erfolgen, insbesondere da die Widerstandaschicht 7 zusammen mit dem darunter befindlichen Randbereich 11 des entsprechenden Kontaktelementes 5 eine hohe Wärmekapazität aufweisen, so daß si durch einen 14 entsprechend dimensionierten Laserstrahl nicht angegriffen werden.
• Der Aufbau von Fig. 3 stellt eine Schaltung gemäß dem Ersatzschaltbild von Fig. 4 dar. Den Kontaktelementen 5 liegt eine durchgehende Kontaktfläche 13 gegenüber, die in der Schaltung wie eine Sammelschiene wirkt. Da eine Elektrode des Kondensators gleichzeitig die Widerstandsschicht ist, liegt ein sogenanntes vertellten RC-Notzwork vor. In jedem der metallfreien Streifen 6 kann das vorliegende Netzwerk in Blöcke gleicher Größe aufgetrennt werden. Durch ein Zersägen durch die Kontaktelemente 5 können auch anders dimensionierte Netzwerke abgetrennt werden.
• Wird, wie im vorliegenden Beispiel, eine durchgehende Kontaktfläche 13 erzeugt, soksnnmanzur Prüfung der Netzwerke diese mit einem relativ einfach gebauten Adapter an ein Prüfgerät anschließen, welcher mit der kntaktfläche 13 konstant elektrisch leitend verbunden ist, die Kontaktelemente 5 aber einzeln oder in Gruppen nacheinander kontaktiert.
• Die Schichten 7 bis 9 sind über den metallfreien Streifen 6 beispielsweise mittels eines lasers oder durch spahnabhebende Verfahren durchtrennt. Das Abtrennen der Bauelem mente vom Trägerband erfolgt vorteilhaft mit Vielfachsägen, von denen jedes Sägeblatt das Trägerband im Bereich eines metallfreien Streifens 6 durchtrennt. Dadurch wird die Fertigungszeit merklich gesenkt, da der Sägevorgang im Vergleich zu den übrigen Fertigungsschritten eine-relativ lange Zeit benötigt.
• 12 Patentansprüche 4 Figuren

Claims (12)

1. Patentansprüche Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Bauelementen oder Netzwerken, welche Träger mit einem zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt enthalten, welche an zwei einander gegenüber liegenden Seiten mit Kontaktmetallschichten versehen sind und welche auf diese Träger aufgebrachte, die Kanten der Kontaktmetallschichten überlappende, elektrisch wirksame Schichten enthalten, d a du r c h gekennzeichn e t, daß zunächst ein Trägerband (2) mit dem vorgesehenen Querschnitt durch Extrudieren eines Kunststoffes hergestellt wird, daß dieses Trägerband (2) Lage auf Lage so zu einer Spirale aufgewickelt oder gestapelt wird, daß die für die Kontaktmetallschichten (5, 11) vorgesehenen Flächen die Stirnflächen der Spirale bzw. des Stapels bilden, daß auf diese Stirnflächen das Kontaktmetall aufgebracht wird, daß die elektrisch wirksamen Schichten (7, 8, 9) aufgebracht werden und daß das Trägerband in einzelne Bauelemente oder Netzwerke zertrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Trägerbandes (2) an je einer Ecke der für die Kontaktmetallschicht vorgesehenen Flächen Abschrägungen (10) oder Abrundungen aufweist und daß bei den Abschrägungen (10) oder Abrundungen an dieselbe von Kontaktmetall freie Fläche angrenzen.
3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Trägerband (2) auf ein Rad (1) mit großem Durckmesser so aufgewickelt wird, daß jede Windung über der vorangehenden zu liegen kommt und daß die so gebildete Scheibenwicklung auf beiden Stirnseiten metallisiert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u rch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stirnflächen der Scheibenwicklung bzw. des Stapels während der Beschichtung durch Blenden teilweise abgedeckt werden und daß dadurch metallfreie Streifen erzeugt und voneinander getrennte Kontaktelemente hergestellt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß die Blenden zur Stützung der Lagen des Trägerbandes eingesetzt werden und daß eine relativ große Zahl von Lagen aufgewickelt bzw. aufgestapelt wird.
6. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Trägerband aus einem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt von mehr als 3000C hergestellt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Trägerband aus Polytetrafluoräthylen (Teflon PFA) hergestellt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß das Trägerband aus Perfluoralkoxy hergestellt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e X e n n z e i c h n e t, daß das mit Kontaktmetallschichten beschichtete Trägerband abgewickelt und auf eine Trommel mit großem Durchmesser so aufgewickelt wird, daß die einzelnen Windungen nebeneinander zu liegen kommen und daß die elektrisch wirksamen Schichten auf die nun außen liegende, nicht mit Kontaktmetallschichten versehene Seite des Trägerbandes aufgebracht werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß die wirksamen Schichten durch Aufdampfen oder Aufsputtern von Metall gebiet werden und daß die Trommel rotiert, der Metallverdampler bzw. das Target jedoch feststeht.
11. 11. Verfahren nach einem der Anspruche 4 oder 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in den elektrisch wirksamen Schichten noch auf der Trommel Muster erzeugt werden, daß die gebildeten Bauelemente oder Netzwerke vor dem Zertrennen geprüft und daß dann durch Vielfachsägen jeweils mehrere Bauelemente oder Netzwerke gleichzeitig abgesägt werden.
12. 12 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei oder mehr elektrisch leitfähige und nichtleitende Schichten ganzflächig übereinander aufgebracht werden, daß in den einzelnen Schichten unterschiedliche Muster erzeugt werden und daß dadurch Netzwerke mit verschiedenen elektrischen Bauelementen hergestellt werden.