CZ2020110A3 - Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace - Google Patents

Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace Download PDF

Info

Publication number
CZ2020110A3
CZ2020110A3 CZ2020110A CZ2020110A CZ2020110A3 CZ 2020110 A3 CZ2020110 A3 CZ 2020110A3 CZ 2020110 A CZ2020110 A CZ 2020110A CZ 2020110 A CZ2020110 A CZ 2020110A CZ 2020110 A3 CZ2020110 A3 CZ 2020110A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
resistor
electrically conductive
printed
ceramic substrate
process step
Prior art date
Application number
CZ2020110A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308757B6 (cs
Inventor
Jan Řeboun
Jan doc. Ing. Řeboun
Aleš Hamáček
Aleš doc. Ing. Hamáček
Radek Soukup
Radek Ing Soukup
Jiří Hlína
Jiří Ing. Hlína
Silvan Pretl
Silvan Ing. Pretl
Robert Vik
Robert Ing Vik
Jiří Navrátil
Jiří Ing Navrátil
Original Assignee
Západočeská Univerzita V Plzni
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Západočeská Univerzita V Plzni filed Critical Západočeská Univerzita V Plzni
Priority to CZ2020110A priority Critical patent/CZ2020110A3/cs
Priority to PCT/CZ2020/050055 priority patent/WO2021175347A1/en
Publication of CZ308757B6 publication Critical patent/CZ308757B6/cs
Publication of CZ2020110A3 publication Critical patent/CZ2020110A3/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0263—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
    • H05K1/0265—High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board characterized by the lay-out of or details of the printed conductors, e.g. reinforced conductors, redundant conductors, conductors having different cross-sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06526—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/003—Thick film resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/06—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material including means to minimise changes in resistance with changes in temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/167—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/22—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming
    • H01C17/24—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming by removing or adding resistive material
    • H01C17/242—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming by removing or adding resistive material by laser
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/097—Inks comprising nanoparticles and specially adapted for being sintered at low temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0335—Layered conductors or foils
    • H05K2201/0338—Layered conductor, e.g. layered metal substrate, layered finish layer or layered thin film adhesion layer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107—Using laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1126—Firing, i.e. heating a powder or paste above the melting temperature of at least one of its constituents
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/14—Related to the order of processing steps
    • H05K2203/1476—Same or similar kind of process performed in phases, e.g. coarse patterning followed by fine patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/17—Post-manufacturing processes
    • H05K2203/171—Tuning, e.g. by trimming of printed components or high frequency circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • H05K3/1291—Firing or sintering at relative high temperatures for patterns on inorganic boards, e.g. co-firing of circuits on green ceramic sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/14—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using spraying techniques to apply the conductive material, e.g. vapour evaporation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Abstract

K výrobě rezistoru na keramickém substrátu se využívá technologie AerosolJet tisk, čímž se zjednodušuje proces výroby spojením vypalování rezistoru a vypalováním elektricky vodivých motivů na keramickém substrátu na pouhé jediné vypalování při teplotách v rozmezí od 650 °C do 960 °C v jednotné atmosféře.

Description

Výkonová elektronika je v dnešní době velice intenzivně rozvíjejícím se technickým oborem, jehož zaměřením je efektivní řízení toku elektrického výkonu, který se používá k napájení širokého spektra spotřebičů. Úkolem výkonových aplikací spadajících pod tento technický obor je přeměna, řízení a úprava elektrického výkonu prostřednictvím elektrického zařízení, přičemž přeměna znamená změnu alespoň jedné charakteristické veličiny výkonového systému pomocí elektronických spínacích součástek bez výrazně vyššího ztrátového výkonu. Ukázkou technického řešení modulu týkajícího se výkonové elektroniky je, např. obsah dokumentu CZ 32915 Ul.
Zařízení výkonové elektroniky lze zpravidla obecně popsat technickými znaky, mezi které patří nosný substrát, jenž poskytuje nosnou oporu elektronickým součástkám, a navíc může sloužit k vedení ztrátového tepla, dále elektronické součástky, jejichž úkolem je splnit cíl výkonové aplikace, a jako neposlední v řadě elektricky vodivé motivy, jež jsou vytvořeny na alespoň jedné z ploch substrátu a slouží jako propojovací dráhy elektrické energie mezi elektronickými součástkami.
Jedním z přístupů, jak vyrábět moduly pro výkonové aplikace je pomocí tisku. Elektricky vodivý motiv nebo pasivní elektronické součástky jsou natištěny metodou InkJet přímo na plochu substrátu. Příkladem takového řešení je vynález z dokumentu WO 2006/076607 AI, který prezentuje výrobu elektroniky pomocí tisku.
Nedostatkem dosavadního stavu techniky je absence tištěných rezistorů s nízkým teplotním součinitelem odporu, neboť jsou známé tištěné tlustovrstvé rezistory zpravidla tvořeny materiálem, který je nevhodný pro výpal v redukční či inertní atmosféře, jenž je potřeba uskutečnit pro vypálení měděných vodivých motivů. Z těchto důvodů vzniká problém s náročným několika krokovým procesem výroby, jenž je komplikován vzájemným vyloučením výpalu vodivých motivů a pasivních elektronických součástek v oxidační, nebo v inertní, vypalovací atmosféře. Výpal v jednom typu atmosféry poškozuje ty součásti výkonového modulu, které potřebují výpal ve druhém typu atmosféry.
Výše uvedený problém se snaží řešit vynález z dokumentu US 4316920 B, který prezentuje metodu výroby tlustovrstvých rezistorů a jejich výpal na měděných vodivých motivech. Nevýhody vynálezu spočívají v tom, že je proces výroby opět zdlouhavý a procesně náročný, že použité materiály obsahují pojivové částice, které mají vliv na chování elektronické součástky při průchodu elektrického proudu a při působení odpadního tepla.
Úkolem vynálezu je vytvořit způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace, jenž by umožňoval vyrábět rezistory s elektricky vodivými měděnými motivy jediným výpalem, jenž by umožňoval vyrábět rezistory s nízkým teplotním součinitelem odporu, a jenž by umožňoval vyrábět rezistory s čistým prvkovým složením bez přítomnosti pojiv, a který by byl rychlý, vhodný pro nasazení v masové výrobě a který by byl ekonomicky výhodný.
- 1 CZ 2020- 110 A3
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen vytvořením způsobu výroby rezistoru pro výkonové aplikace podle níže uvedeného vynálezu.
V rámci způsobu výroby rezistoru pro výkonové aplikace se na keramickém substrátu modulu výkonové elektroniky vytvoří elektricky vodivé motivy a alespoň jedna pasivní elektronická součástka.
Podstata vynálezu spočívá v následujících postupových krocích:
a) na keramický substrát se natisknou polotovary elektricky vodivých motivů pastou či inkoustem na bázi dispergovaných měděných částic,
b) na keramický substrát se technologií AerosolJet s inkoustem na bázi dispergovaných částic mědi a niklu, nebo z konstantami, natiskne alespoň jeden polotovar rezistoru,
c) polotovary se vypálí v inertní atmosféře při teplotě v rozmezí od 650 °C do 960 °C, přičemž postupové kroky a) a b) jsou z hlediska pořadí libovolně zaměnitelné.
Mezi největší přínosy vynálezu patří zkrácení a zjednodušení procesu výroby, v rámci kterého je možné polotovary měděných elektricky vodivých motivů a polotovary rezistorů vypalovat současně za stejných teplotních a chemických podmínek. Nejenom, že je proces výroby rychlejší, ale rovněž se ušetří náklady za energie a náklady za plyn pro navození inertní atmosféry. Navíc umožnění výpalu od teploty 650 °C vede ktomu, že se částice v polotovarech rezistorů slinou, čímž výsledné produkty vykazují dostatečnou pevnost, přilnavost a požadovanou elektrickou vodivost bez přidaného pojivá, což je výhodné, neboť absence pojivá neovlivňuje elektrické vlastnosti produktů.
Dalším z přínosů vynálezu je libovolná zaměnitelnost postupových kroků a) a b), která vede k tomu, že je možné navrhovat komplikované motivy a návrhy výkonových aplikací, které dříve nepřicházely v úvahu, a navíc libovolnost postupových kroků a) a b) vede k efektivnějšímu nasazení v masové výrobě, neboť jeden tiskací stroj nemusí čekat na dokončení práce druhého tiskacího stroje, ale mohou pracovat současně, s tím, že se rozpracované výrobky posléze prohodí. Výhoda zaměnitelnosti pramení z technologie AerosolJet, která umožňuje aplikovat aerosol s částicemi mědi a niklu, nebo konstantami, ze vzdálenosti až 5 mm, aniž by docházelo k roztěkání polotovaru, přičemž kvalitně překryje nerovnosti tvořené elektricky vodivými motivy, či případně jinými elektronickými součástkami.
Další výhodou vynálezu je skutečnost, že tiskem pomocí AerosolJet vznikne rezistor, který má malou tloušťkou a velkou styčnou plochu spojenou se substrátem, čímž je tak zajištěn kvalitní odvod ztrátového tepla, které vzniká průchodem proudu přes takto připravený rezistor. Rezistor vyrobený podle vynálezu se tedy během své činnosti nepřehřívá.
V rámci vynalezeného způsobuje výhodné, pokud se během postupového kroku a) použije sítotisk. Tato technologie tisku dokáže pokrýt velké plochy v krátkém čase, což je ideální pro záměr vynálezu, neboť elektricky vodivé motivy zabírají z pohledu plochy mnohem více obsahu než rezistory.
Dále může být v rámci vynalezeného způsobu výhodné, pokud inkoust v rámci postupového kroku b) obsahuje částice mědi a niklu v poměru od 45 % do 55 % niklu. Takto vhodně zvolený poměr obsahu částic vede při spékání v rámci postupového kroku c) ke vzniku slitiny konstantan, která
-2 CZ 2020- 110 A3 má vynikající provozní charakteristiky v elektronických aplikacích díky nízkému teplotnímu součiniteli odporu.
Rovněž může být v rámci vynalezeného způsobu výhodné, pokud se během postupového kroku b) použijí nanočástice. Nanočástice se velice dobře slinují, navíc při dopadu na plochu substrátu, či při dopadu na polotovar elektricky vodivých motivů, dobře přilnou a nepotřebují další pojivá. Je rovněž nezpochybnitelné, že díky jemnosti nanočástic je vznik defektů v polotovaru rezistoru způsobených nehomogenitou dopadové plochy velice ojedinělým jevem.
Jako poslední, ale neméně výhodné, může být v rámci vynálezu to, že se přesná nominální hodnota odporu rezistoru po postupovém kroku c) nastaví laserovým trimováním. Ačkoliv technologie AerosolJet umožňuje natisknout rezistor s relativně přesnou tloušťkou, je možné nominální hodnotu odporu ještě zpřesnit pomocí laserového trimování, a to zejména u snímacích odporů a tzv „shunt“ odporů.
Mezi výhody vynálezu se řadí levná a rychlá výroba vhodná pro masové nasazení, dále přesnost a stabilita takto vyrobených výrobků, kvalita elektrických parametrů, díky absenci pojiv v rezistorech. Navíc v případě použití nanočástic v inkoustu výrobu zlevňuje to, že není nutné do inkoustu vyrábět přímo nanočástice konstantami, které by se zdlouhavě, draze a složitě získávaly mletím, ale že je možné chemicky připravit nanočástice mědi a niklu, které se při vypalování od 650 °C slinou do formy konstantami.
Objasnění výkresů
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje způsob výroby tištěného výkonového rezistoru pomocí odporového inkoustu obsahujícího Cu a Ni nanočástice, které jsou natištěny na substrát až po tisku elektricky vodivých motivů, obr. 2 znázorňuje způsob výroby tištěného výkonového rezistoru pomocí odporového inkoustu obsahujícího konstantanové nanočástice s poměrem 45:55 (Ni:Cu), které jsou natištěny na substrát před tiskem elektricky vodivých motivů.
Příklad uskutečnění vynálezu
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána.
Za pomoci vynálezu byly dále uvedeným postupem vyrobeny testovací moduly pro výkonovou elektroniku.
Na keramický substrát 1 byly natištěny polotovary elektricky vodivých motivů pastou 2, či inkoustem 2, na bázi dispergovaných měděných částic 4. Dále se na keramický substrát 1 technologií AerosolJet s inkoustem 3 na bázi dispergovaných částic 4 a 5 mědi a niklu, nebo z částic 8 konstantami, natiskly polotovary rezistorů. Pořadí, v jakém byly polotovary natištěny, bylo libovolné. Posléze se polotovary vypálili v inertní atmosféře, aby z polotovarů vznikly vypálené vrstvy 9, 10. 11 tvořící rezistory a elektricky vodivé motivy.
Moduly měly keramické substráty 1 o rozměrech 10 cm x 10 cm. Elektricky vodivé motivy byly navrženy pro zkušební přenosy odlišných hladin elektrického výkonu, včetně návrhu elektrod
-3 CZ 2020- 110 A3 pro napojení rezistorů vyrobených vynalezeným způsobem. Elektricky vodivé motivy byly měděné a byly tisknuty pomocí technologie sítotisku.
K výrobě rezistorů byly použity inkousty 3 pro nasazení v technologii AerosolJet se známým poměrem obsahu částic 4 a 5 Ni a Cu a se známým rozmezím rozměru použitých částic. Složky inkoustu tvoří částice kovů a stabilizační kapalina, která zabraňuje shlukování částic kovů, a která se po tisku odpaří. Tloušťka rezistorů byla postupně volena z rozmezí od 500 nm do 10 pm. Polotovary rezistorů byly natištěny na substrát 1 vzorku před tiskem elektricky vodivých motivů, a dále byly polotovary rezistorů natištěny na substrát 1 vzorku po tisku elektricky vodivých motivů. Posléze byly všechny polotovary rezistorů společně vypáleny v inertní atmosféře dusíku, přičemž vypalovací teplota byla na termostatu nastavena na 950 °C.
Při kontrole zkušebně vyrobených rezistorů bylo zjištěno následující:
číslo inkoustu obsah Cu [%] obsah Ni [%] rozměry částic homogenita struktury rezistorů teplotní součinitel odporu [lO^K1]
1 50 50 jednotky nm homogenní 0,08
2 50 50 desítky nm homogenní 0,08
3 45 55 jednotky nm homogenní 0,10
4 45 55 desítky nm homogenní 0,10
5 55 45 jednotky nm homogenní 0,05
6 55 45 desítky nm homogenní 0,05
Dále byl vyzkoušen inkoust 7 s nanočásticemi 8 konstantami, jenž byl tvořen složkami Ni a Cu s poměrem 45:55 (Ni:Cu). Konstantan byl pro použití v inkoustu 7 namletý na mix nanočástic 8 s velikostí v řádech jednotek a desítek nanometrů. Při strukturálním zkoumání rezistorů byla struktura posouzena, jako homogenní, a naměřený teplotní součinitel odporu byl 0,00005 K1.
Dále byly provedeny úspěšné experimenty s úpravou odporu rezistorů pomocí odebírání materiálu laserovým trimováním pro vznik vrstvy 12, kdy byla změněna hodnota odporu testovacího rezistorů ze 652 mO na 680 mO.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby rezistorů pro výkonové aplikace podle vynálezu nalezne uplatnění v masové produkci elektronických součástek a modulů pro výkonovou elektroniku.

Claims (5)

1. Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace v rámci kterého, se na keramickém substrátu modulu výkonové elektroniky vytvoří elektricky vodivé motivy a alespoň jedna pasivní elektronická součástka, vyznačující se tím, že je tvořen postupovými kroky:
a) na keramický substrát se natisknou polotovary elektricky vodivých motivů pastou či inkoustem na bázi dispergovaných měděných částic,
b) na keramický substrát se technologií AerosolJet s inkoustem na bázi dispergovaných částic mědi a niklu, nebo z konstantami natiskne alespoň jeden polotovar rezistoru,
c) polotovary se vypálí v inertní atmosféře při teplotě v rozmezí od 650 °C do 960 °C, přičemž postupové kroky a) a b) jsou z hlediska pořadí libovolně zaměnitelné.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v rámci postupového kroku a) se použije sítotisk.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v rámci postupového kroku b) obsahuje inkoust částice mědi a niklu v poměru od 45 % do 55 % niklu.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v rámci postupového kroku b) se použijí nanočástice.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přesná nominální hodnota odporu rezistoru se po postupovém kroku c) nastaví laserovým trimováním.
CZ2020110A 2020-03-03 2020-03-03 Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace CZ2020110A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020110A CZ2020110A3 (cs) 2020-03-03 2020-03-03 Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace
PCT/CZ2020/050055 WO2021175347A1 (en) 2020-03-03 2020-08-20 Method of producing a resistor for power applications

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020110A CZ2020110A3 (cs) 2020-03-03 2020-03-03 Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308757B6 CZ308757B6 (cs) 2021-04-28
CZ2020110A3 true CZ2020110A3 (cs) 2021-04-28

Family

ID=75584566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020110A CZ2020110A3 (cs) 2020-03-03 2020-03-03 Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2020110A3 (cs)
WO (1) WO2021175347A1 (cs)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4316920A (en) * 1980-07-03 1982-02-23 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Thick film resistor circuits
US7524528B2 (en) * 2001-10-05 2009-04-28 Cabot Corporation Precursor compositions and methods for the deposition of passive electrical components on a substrate
US20060159838A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Controlling ink migration during the formation of printable electronic features
US8120232B2 (en) * 2009-01-20 2012-02-21 Palo Alto Research Center Incorporated Sensors and actuators using piezo polymer layers
DE102013113485A1 (de) * 2013-12-04 2015-06-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einem Kunststoffsubstrat
US20150197063A1 (en) * 2014-01-12 2015-07-16 Zohar SHINAR Device, method, and system of three-dimensional printing
FR3052698B1 (fr) * 2016-06-15 2019-08-09 Centre National De La Recherche Scientifique Procede et appareil pour la fabrication d'un systeme mecatronique par impression tridimensionnelle
CN111527792A (zh) * 2017-12-01 2020-08-11 捷普有限公司 提供适形加热器系统的装置、系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308757B6 (cs) 2021-04-28
WO2021175347A1 (en) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10217922B2 (en) Methods for thick film thermoelectric device fabrication
Schneider et al. Highly conductive, printable pastes from capillary suspensions
US3411947A (en) Indium oxide resistor composition, method, and article
CN109427427B (zh) 厚膜电阻体组合物和包含其的厚膜电阻糊剂
JP3611160B2 (ja) 厚膜抵抗体ペースト
CZ2020110A3 (cs) Způsob výroby rezistoru pro výkonové aplikace
JP6331936B2 (ja) 銅−ニッケル厚膜抵抗器およびその製造方法
Modi et al. Direct writing of polymer thick film resistors using a novel laser transfer technique
JPH09129825A (ja) 厚膜抵抗を形成する方法
US3444501A (en) Thermistor and method of fabrication
CA2868197C (en) Methods for thick film thermoelectric device fabrication
CN108154982B (zh) 一种芯片式固定电阻及其制作方法
Uhlig et al. LTCC resistors–the influence of production conditions on the absolute value and its reproducibility
JP2010225627A (ja) 抵抗体膜の製造方法、抵抗体膜、及び抵抗器
Putaala et al. Characterization of laser-sintered thick-film paste on polycarbonate substrates
KR20180094284A (ko) 후막 인쇄 기술을 이용한 전도성 퓨즈
Gomez et al. 3D printed alumina for geometrically-complex electronic substrates with high-performance printed conductors
Swiecinski et al. Aerosol jet printing of two component thick film resistors on LTCC
JP2007189040A (ja) 抵抗体ペースト、抵抗体、及び前記抵抗体を用いた回路基板
KR20210008615A (ko) 면상 발열체, 패이스트 조성물 및 면상 발열체의 제조방법
JP2007095469A (ja) チップ型ヒューズ素子及びその製造方法
EP2991463A1 (en) Method for manufacturing conductive line and conductive line
KR940002965B1 (ko) 후막 저단부 저항기 조성물 및 그 제조방법
Hatakeda Epoxy-ceramic based NTC temperature sensors for improved humidity stability and low curing temperatures
RU2264008C2 (ru) Способ изготовления заграждающих и пропускающих частотно-селективных мембран