DE1646615B2

DE1646615B2 - Verfahren zum Hartbrennen von elektrisch leitenden Schaltungselementen, insbesondere Widerstandselementen

Info

Publication number: DE1646615B2
Application number: DE1646615A
Authority: DE
Inventors: Hans Erich Fishkill Dietsch; John Marlboro Gow Iii; Rohinton Jehangir Wappingers Falls Surty
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-08-15
Filing date: 1967-08-10
Publication date: 1975-06-26
Also published as: JPS5127875B1; FR1529398A; US3458352A; DE1646615C3; DE1646615A1; GB1170814A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hartbrennen von elektrisch leitenden Schaltungselementen, insbesondere Widerstandselementen, welche aus einer auf einen Trägerkörper aufgebrachten, pastenartigen Mischung aus Glasfritte, einem Trägermittel und einem Metall-Metalloxid-Leiterwerkstoff gebildet sind und welche während einer ersten Heizperiode mit einer bestimmten Temperaturanstiegsgeschwindigkeit auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt der Glasfritte erhitzt werden, welche außerdem während einer zweiten Heizpenode auf eine über der erst-

genannten Temperatur gelegene Temperatur aufge- elemente mit zufriedenstellenden elektrischen und heizt werden, wobei die mittlere Temperaturanstiegs- mechanischen Eigenschaften erhalten werden,
geschwindigkeit mindestens ein Drittel geringer als Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein sol-

die mittlere Temperaturanstiegsgeschwindigkeit wan- dies Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gerend der ersten Heizpenode ist, welche anschließend 5 kennzeichnet, daß das Hartbrennen kontinuierlich eine bestimmte Zeit auf der wahrend der zweiten erfolgt, wobei die Elemente während der ersten Heiz-Heizperiode erreichten Temperatur gehalten verden periode in einer ersten Heizzone mit einer Tempera-(dritte Periode) und welche sodann während einer turanstiegsgeschwindigkeit von mindestens 25° C/min vierten Periode abgekühlt werden. _{erhitzt werderi) wobei sicü ferner die zwejte} h^.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der io periode unmittelbar an die erste Heizperiode an-US-PS 29 50 995 bekannt. Bei dem bekannten Ver- schließt und in einer unmittelbar an die erste Heizfahren wird ein auf einen Trägerkörper aufgebrach- zone anschließenden zweiten Heizzone durchgeführt tes Widerstandsmaterial während einer ersten Heiz- wird, wobei fernerhin die Elemente in der zweiten periode mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit Heizzone auf eine um 80 bis 150° C über der erstvon etwa 3,4° C/min auf etwa 540° C erhitzt, dann 15 genannten Temperatur gelegene Temperatur aufgewährend einer Halteperiode 30 Minuten lang auf die- heizt werden und wobei schließlich die Elemente ser Temperatur gehalten und anschließend mit einer während der vierten Periode in einer vierten Zone Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 1,55° C/min durch Zwangskühlung abgekühlt werden,
weiter auf eine Temperatur von etwa 810° C erhitzt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,

Danach folgt eine weitere Haltepetiode von 30 Minu- »0 daß die Einrichtungen zur Ausführung dieses Verten Dauer. Das anschließende Abkühlen der fertigen fahrens einen geringen Raumbedarf haben und einen Widerstände geschieht durch Wärmeabstrahlung an geringen wirtschaftlichen Aufwand erfordern. Ferner die Umgebungsluft. Dieses bekannte Verfahren hat ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einen den Nachteil eines sehr großen Zeitbedarfs, weshalb größtmöglichen Durchsatz bei gleichzeitiger Erziees nicht für kontinuierlichen Ofenbetrieb geeignet ist. ais lung guter Brennergebnisse und der gewünschten Rechnet man an Hand der angegebenen Temperatur- elektrischen und mechanischen Eigenschaften der beanstiegsgeschwindigkeiten und der Endtemperaturen handelten Elemente.

die gesamte erforderliche Brenndauer (ohne Ahküh- Das Verfahren nach der Erfindung beruht auf der

lungszeit) aus, so ergibt sich eine Brenndauer von Erkenntnis, daß das hart zu brennende, pastenartige etwa 6,5 Stunden. Da die Fördergeschwindigkeit 30 Material während bestimmter Brennphasen gegendurch den Ofen einen bestimmten Minimalwert nicht über einem raschen Temperaturanstieg verhältnisunterschreiten sollte, damit noch eine praktische Dif- mäßig unempfindlich ist, während das Material in ferenzierung der Erhitzungssteuerung möglich ist, anderen Brennphasen sehr empfindlich darauf reagiert, wäre bei dem bekannten Verfahren zur Durchführung Demzufolge wird gemäß der Erfindung die Brenneines kontinuierlichen Betriebs eine Ofenlänge erfor- 35 temperatur während der ersten Heizperiode sehr derlich, die wirtschaftlich nicht mehr vertretbar ist schnell erhöht und während der zweiten Heizperiode und außerdem einen übermäßigen Raumbedarf er- langsamer erhöht.

fordert. Das bekannte Verfahren kann sich also nur Vorzugsweise beträgt die mittlere Temperaturfür chargenweisen Betrieb eignen. anstiegsgeschwindigkeit während der ersten Heiz-

Aus der US-PS 32 52 831 ist weiterhin ein Verfah- 4° periode in der ersten Heizzone 30 bis 60° C/min und ren zum Brennen von Metall-Glas-Widerständen be- während der zweiten Heizperiode in der zweiten kannt, bei welchem die zu brennenden Widerstände Heizzone 10 bis 25° C/min. Dabei werden auf bein einen auf 120° C erwärmten Brennof·. η eingebracht sonders wirtschaftliche Weise qualitativ besonders und innerhalb von 15 Minuten auf eine Temperatur gute Ergebnisse erzielt.

von 380° C erwärmt werden. Danach werden die 45 Zum Zwecke des kontinuierlichen Betriebs erfolgt Widerstände in einem weiteren Brennofen abrupi, das Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise in nämlich in wenigen Sekunden, auf etwa 550° C er- einem langgestreckten Ofen, der in die genannte erste hitzt und etwa 4 bis 6 Minuten auf dieser Temperatur und zweite Heizzone, eine dritte Zone zur Temperagehalten. Dieses Verfahren ist jedoch nicht zum Bren- turhaltung und eine Zwangskühlungszone (vierte nen von Widerständen der eingangs dargelegten Art 50 Zone) unterteilt ist und durch welchen die Elemente geeignet, da sich bei zu rascher Erhöhung der Brenn- mittels eines Bandförderers mit konstanter Geschwinicmperatur poröse und brüchige Widerstände mit digkeit hindurchgefördert werden,
schlechten elektrischen Eigenschaften und ungenü- In der Zone zur Temperaturhaltung werden die

genden mechanischen Eigenschaften ei geben. Elemente vorzugsweise während einer Dauer von 8

Schließlich ist zur Herstellung gedruckter Leiter- 55 bis 30 Minuten so lange auf der während der zweiten bahnen ein Brennverfahren aus der US-PS 3079282 Heizperiode erreichten Temperatur gehalten, bis die bekannt, bei welchem die Brenntemperatur mit pastenartige Mischung im wesentlichen einen Gleicheiner Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 7,5 bis gewichtszustand erreicht hat, d. h., bis die dabei auf-12,5° C/min während einer einzigen Heizperiode auf tretende Gasentwicklung im wesentlichen beendet ist eine maximale Temperatur von 550 bis 820° C er- 60 und die Abkühlung der Elemente in der Zwangskühhöht wird. Auch dieses Verfahren läuft verhältnis- lungszone (vierte Zone) erfolgt mit einer mittleren mäßig langsam ab und benötigt bei kontinuierlichem Temperaturabfallgeschwindigkeit von 30 bis 60° C/ Ofenbetrieb einen sehr langen Brennofen. min.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer- Bevorzugte Zusammensetzungen der pastenartigen

den, ein Verfahren der eingangs dargelegten Art so «5 Mischung und jeweils dafür gesondert geeignete Auszu verbessern, daß ein kontinuierliches Hartbrennen führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer für die Massenproduktion geeigneten Ge- bilden Gegenstand der Unteransprüche,
schwindigkeit ausführbar ist und trotzdem Schaltungs- Es hat sich herausgestellt, daß beim Brennen von

Pasten für Widerstandselemente, die aus einem Trägermittel, Glasfritte und einem Metall-Metalloxid bestehen, das Metalloxid teilweise reduziert wird und daß anfänglich aus der erschmolzenen Glasur beim Brennen mit erhöhten Temperaturen Sauerstoff freigesetzt wird. Verläuft der Temperaturanstieg oberhalb des Schmelzpunktes des Glases zu schnell, so kommt es zu einer starken Blasenbildung in der geschmolzenen Glasur. Hält die Blasenbildung auch während des Haltens der Widerstandselemente auf der Brenntemperatur an, so bilden sich bleibende Hohlräume, wenn die Glasur während der Abkühlungsphase erstarrt. Wegen der dadurch verursachten Querschnittsänderung des Widerstandselements bilden solche Blaseneinschlüsse bevorzugte Ausgangspunkte für Brüche, Sprünge u. dgl., was auch zu einer Änderung des elektrischen Widerstands führt und die Stabilitätseigenschaften herabsetzt.

Es wurde aber auch festgestellt, daß die Entwicklung von Sauerstoff, solange sie unterhalb der Schmelztemperatur des Glasstaubs auftritt, keinen bemerkenswert schädlichen Einfluß hat und daß in diesem Bereich folglich ein rascher Temperaturanstieg gewählt werden kann. Während dieser Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Trägermittel verbrannt oder ausgetrieben. Nach Erreichen des Erweichungspunktes der Glasfritte muß die Temperatur dann langsamer erhöht werden, so daß auch die Gasentwicklung verlangsamt wird und sich keine großen Hohlräume bilden können. Die Zeitdauer, während welcher die Elemente auf Brenntemperatur gehalten werden, muß so groß sein, daß das Metall-Metalloxid einen Gleichgewichtszustand erreicht und daß außerdem die Glasur lange genug im flüssigen Zustand verbleibt, damit sich durch die Oberflächenspannung Spalten oder Hohlräume schließen können, die durch Gasentwicklung entstanden sind.

Die Erfindung wird nunmehr nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen und an Hand einiger bevorzugter Beispiele beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen stellt dar

Fig. 1 eine Ansicht einer zu brennenden Schaltungseinheit mit einem Trägerkörper, auf welchem Leitungsstege und Widerstände aufgedruckt sind,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Ofens zum kontinuierlichen Hartbrennen gedruckter Widerstandselemente od. dgl.,

F i g. 3 ein Temperaturdiagramm, welches den bei einigen bekannten Verfahren üblichen Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Zeit angibt,

Fig. 4 ein Temperaturdiagramm, welches den Temperaturverlauf beim erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu den Temperaturverläufen nach F i g. 3 verdeutlicht,

F i g. 5 ein Temperaturdiagramm eines anderen bekannten Verfahrens und

F i g. 6 ein Temperaturdiagramm, welches den Temperaturverlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zum Diagramm nach F i g. 5 zeigt.

F i g. 1 zeigt ein typisches elektronisches Bauelement 10, welches einen mit Leitungsstegen 12, aufgedruckten Widerständen 14 und öffnungen 16 zur Aufnahme von Anschlußstiften versehenen Trägerkörper aufweist.

Im Zuge der Hersteilung dieser elektrischen Schaitungseinheit werden die Leitungsstege 12 auf den Trägerkörper aufgedruckt und die Anordnung anschließend gebrannt. Hierauf werden die Widerstandselemente 14 aufgedruckt und die Schaltung abermals gebrannt. Die Paste zur Bildung der Widerstände enthält Glasfritte, ein organisches Trägermittel und ein Metall-Metalloxid-Leitermaterial. Während des Brennens wird das organische Trägermittel ausgetrieben oder abgebrannt, und die verschiedenen Bestandteile der Paste werden in einen Gleichgewichtszustand gebracht. Die Glasfritte wird zu einer Glasur geschmolzen.

F i g. 2 zeigt einen Brennofen 20, der einen Bandförderer 22 und eine diesen umgebenden Quarzmuffel 24 aufweist. Die Muffel 24 ist in eine Anzahl von Zonen unterteilt, von denen jeder ein Widerstandshalter 26, ein Thermoelement 28 und ein Regelgerät zugeordnet ist. Die Regelgeräte 30 halten in der jeweils zugeordneten Ofenzone eine bestimmte, einstellbare Temperaturbedingung aufrecht. Die Geschwindigkeit des Bandförderers 22 und die Einstellungen der Regelgeräte 30 bestimmen den Erhitzungsverlauf der den Ofen 20 durchlaufenden Schaltungseinheiten.

F i g. 3 zeigt in idealisierter Form Brenntemperaturverläufe, wie sie bei Anwendung bekannter Verfahren beobachtet werden.

An sich ist es wünschenswert, mit sehr großen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten zu arbeiten, damit die erforderliche Länge des Ofens möglichst gering gehalten werden kann. Bei dem durchgezogen gezeichneten Diagramm 40 ergibt sich die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit R₁ als Steigung der Linie 42. Die behandelten Widerstandselemente erreichen dann zum Zeitpunkt t_lf die Brenntemperatur T₁. Es ist jedoch bekannt, daß sich bei Anwendung von Erhitzungsverläufen mit sehr steilem Temperaturanstiegsast A₁ poröse Widerstandselemente ergeben, die schlechte Stabilitätseigenschaften aufweisen. Die Stabilitätscharakteristik der Widerstandselemente ist ein Maß für deren Eigenschaft, einen bestimmten Widerstandswert, einen bestimmten Temperaturkoeffizienten und andere elektrische Eigenschaften während einer längeren Betriebsdauer konstant beizubehalten. Bei dem gestrichelten Temperaturdiagramm 44 ist mit R₂ zum Vergleich eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit angedeutet, die so niedrig ist, daß Widerstandselemente mit guter Dichte und mit brauchbarer Stabilitätscharakteristik entstehen. Die Anstiegsgeschwindigkeit R₂, welche sich als Steigung der Linie 46 darstellt, hat zur Folge, daß die zu brennenden Widerstandselemente die Brenntemperatur T₁ erst zum Zeitpunkt f_2f erreichen. Hieraus ist klar ersichtlich, daß bei konstanter Fördergeschwindigkeit des Bandförderers 22 bei Erniedrigung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit eine wesentlich größere Ofenlänge erforderlich ist. Die Zeitdauer t_c, während welcher die Widerstandselemente auf der Brenntemperatur gehalten werden, ist im wesentlichen unverändert. Die Geschwindigkeit des Temperaturabfalls R_e muß genügend klein gewählt werden, um einen Aufbau innerer Spannungen im Widerstandselement zu vermeiden, die zu einer Beschädigung des Glasurskeletts führen könnten.

F i g. 4 zeigt in idealisierter Form ein Temperaturdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren. Die Temperatur der zu brennenden Widerstandselemente wird dabei zunächst mit sehr großer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit R_x auf die Temperatur T_n zum Zeitpunkt t_m erhöht. Die Temperatur T_n, entspricht ungefähr der Erweichungstemperatur dei

16

Glasfritte. Hierauf wird die Temperatur mit verhältnismäßig geringer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit R₂ auf die Brenntemperatur T, zum Zeitpunkt /,"erhöht. Bei diesem Temperaturdiagramm steigt also die Temperatur während eines großen Teils des Erhitzungsvorgangs sehr rasch an. Während derjenigen Erhitzungsphase, in welcher sich eine starke Empfindlichkeit der behandelten Widerstandselemente auf rasche Temperaturanstiege herausgestellt hat, ist der Temperaturanstieg jedoch wesentlieh langsamer.

F i g. 5 zeigt das Diagramm des Temperaturverlaufs des eingangs beschriebenen bekannten Verfahrens. Bei diesem bekannten Verfahren steigt die Erhitzungstemperatur zunächst mit einer Geschwindigkeit A₁ bis auf einen Wert T_m an und wird dort während einer Dauer r_f1 gehalten. Danach wird die Temperatur mit einer geringeren Anstiegsgeschwindigkeit bis auf die Brenntemperatur T₁ erhöht und dort während der Brenndauer t_c gehalten. *°

Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem bekannten Verfahren nach F i g. 5 ist in F i g. 6 nochmals ein Temperaturdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug auf das Diagramm nach F i g. 5 maßstäblich dargestellt. Aus den F i g. 5 und 6 ist ersichtlich, daß die zum Aufheizen der Widerstandselemente benötigte Ofenlänge beim erfindungsgemäßen Verfahren nur etwa ein Achtel der Länge des Ofens beträgt, die bei kontinuierlicher Arbeitsweise beim bekannten Verfahren nach F i g. 5 erforderlich wäre.

Im folgenden seien zur besseren Erläuterung der Erfindung einige Beispiele angegeben.

Beispiel 1

Bereich	Temperatur-	45	22,5	45	Dauer
	änderungs-	—	—	22,5
	geschwindigkeit	45	45	—
	(°C/min)			45	(min)
Diagramm mit raschem Anstieg	Diagramm mit langsamem Anstieg	Diagramm nach der Erfindung
Anstieg 300 bis 750° C	Anstieg 300 bis 750° C	300 bis 65O⁰C	10
Verweilzeit 75O⁰C	Verweilzeit 75O⁰C	Anstieg 650 bis 75O⁰C	13
Abfall 750 bis 300° C	Abfall 750 bis 300⁰C	Verweilzeit 75O⁰C	10
Gesamtlänge des Diagramms	Gesamtlänge des Diagramms	Abfall 750 bis 300⁰C	33

20
13
10
43

7,8
4,5
13
10

Im folgenden wird eine vergleichende Rechnung und eine Diskussion hinsichtlich der erforderlichen Längen, der relativen Geschwindigkeit und der relativen Kapazität von Ofentypen angestellt, wie sie zum Brennen von Widerstandselementen nach bekannten Verfahren und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die Rechnung wird für Diagramme durchgeführt, bei welchen

1. die Widerstandselemente mit einer sehr großen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 45° C je Minute auf die Brenntemperatur erhitzt werden,

2. die Widerstandselemente mit einer verhältnismäßig niedrigen mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 22,5° C je Minute auf die Brenntemperatur erhitzt werden und

3. die Widerstandselemente bis zum Erweichungspunkt der Glasfritte mit einer großen mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 45° C je Minute und hiernach auf Brenntemperatur mit einer verhältnismäßig kleineren mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 22,5° C je Minute erhitzt werden, wie dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist.

Der Erweichungspunkt der Glasur liegt bei 650° C, die Brenntemperatur beträgt 750° C, und die Temperatur der Widerstandselemente beim Eintritt in die Heizzonen beträgt 300° C.

Gesamtlänge des Diagramms 35,3

Eine Geschwindigkeit des Förderers von 12,5 cm/ min ermöglicht eine ausreichend differenzierte Temperaturregelung und sei im folgenden als Grundgeschwindigkeit unterstellt.

Die erforderliche Ofenlänge bei einer Geschwindigkeit des Kettenförderers von 12,5 cm/min und be: Anwendung eines Diagramms mit raschem Anstieg im Verlauf des Brennvorganges berechnet sich folgendermaßen:

12,5 cm/min · 33 min = 412 cm = 4,125 m.

Nimmt man eine konstante Ofenlänge an, so be rechnen sich die zur Durchführung der oben defi nierten Brennverfahren notwendigen Geschwindig keilen des Förderers folgendermaßen:

V · t = V -1

worin V die Förderbandgeschwindigkeit und t dif gesamte zeitliche Diagrammlänge bedeutet, oder:

Für das Diagramm mit langsamem Anstieg gilt:

12,5 cm/min · 33 min _ , . . V₂ = —-—— = 9,6 cm/min.

43 min

Für das Diagramm nach der Erfindung gilt: „ 12,5 cm/min · 33 min

35,3 min

11,7 cm/min.

Die Kapazität eines Ofens ist zur Fördergeschwiu digkeit direkt proportional. Wird die bei einer Diagramm mit raschem Anstieg verwendete Ge schwindigkeit von 12,5 cm/min als Maß verwende so beträgt die Kapazität beim Brennen nach dei Diagramm mit dem langsamen Temperaturanstie 9,6/12,5 = 0,765, d.h. 76,5°/o. Nun hat sich di

Diagramm mit dem raschen Temperaturanstieg als von 40% aufrechterhalten wird. Am Ende der ge-

im allgemeinen ungeeignet zur Herstellung von nannten Lagerzeit von 25 Tagen werden wieder die

Widerstandselementen mit den gewünschten physi- Widerstandswerte gemessen und die Veränderunger

kaiischen und elektrischen Eigenschaften erwiesen. festgehalten. Die sich zeigenden Ergebnisse sind ir

Um daher Widerstandselemente mit den gewünsch- 5 der nachfolgenden Tabelle aufgezeichnet,
ten Eigenschaften nach bekannten Verfahren herzu-

«tellen, d. h. nach Verfahren, bei welchen die Tabelle 1

Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten niedrig sind, Lagerungseffekt

muß die Kapazität einer vorhandenen Heizvorrich- — —

tung auf 76,5 °/o erniedrigt werden. Wird jedoch das io Bekanntes Diagramm

Diagramm nach der Erfindung mit den beiden ver- Diagramm nach der

schiedenen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten zur Erfindung

Anwendung gebracht, so beträgt die Kapazität (Fig. 3) (Fig. 4)

11,7/12,5 = 0,94, d. h. 94 %. ~~ ~

Hieraus ist ersichtlich, daß die Anwendung des 15 Widerstandsabweichung 1,11⁰O 0,83%
erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer vorhandenen

nen

^{VerlUSt e}Jⁿ-^er ^P^'ät ^{Wie die obi}ge Tabelle zeigt, tritt an Widerstands-

_fio/!,^0aUp^8eiT^ktWerden' ^elementen' welche entsprechend dem bekannten

wSeitäS vn ""π -v ^d,^er P^rOduktlOi!^{Smenge Tem}P^e"turdiagramm behandelt worden sind, eine Widerstände von grundsätzlich besseren physikali- ao beträchtlich stärkere Widerstandsabweichung en, als

sehen und elektrischen Eigenschaften ermöglicht. dies bei Widerstandselementen der Fall is? die en -

£r^8eS^eS T ^Vergleihre y^eri^eSSerunS ^SP^rechend ^d fidiL SSÄ

g ei Widerstandselementen der

£r⁸ESchaft_en T ^Vh^ergleit^hm^re y,^eri^eSSerunS ^SP^rechend ^d™ erfindungsgemäiL

der Eigenschaften der hergestellten Widerstands- gramm behandelt worden sind
elemente nach dem bekannten Verfahren nur durch wuiuen sino.

eine Einbuße von 24 % der Durchsatzmenge möglich. 25 B e i s ο i e 1 3

Beispiel 2

den Leitungsstege vorbereitet. Auf jeden Trägerkör- übrieen zehn Träl^l ^behandelt> wahrend die

per sind jeweils drei Widerstandselemente unte - dSmfße ?^'V¹*?™*™**™ ^

schiedlicher Größe durch ein Schablonendruck^- ^S^
fh fbh Di

her Größe durch ein Schablonendruck^- ^S^bS^^^^^J^^f^ fahren aufgebracht. Die zum Drucken verwendete 35 W.derltandswertl T wf ^b,^eS(:^{hneben 1St DlC} Widerstandspaste enthält 8·/. Silber, 11,5·/. Palla- hierauf SnSS, J Widerstandselemente werden dium und 29,5o/o Blei. Das Verhältnis von Palladium de TrLeS" ί ^auJ^,_Chnet. Danach werden zu Palladiumoxid beträgt ungefähr 1 : 10. Außerdem den beiner τ,m E 'T ^DilUer T ^??™", enthält die Paste ei/gebräuchliches organische" einer Te££«ϊί^ο^Ώα^Α E^Se te Bindemittel. Das Widerstandsmaterial weist einen 40 Lageninesda«« \Σ i\n c, ί L ,· „r/

spezifischen Widerstand von ungefähr 800 Ω · cm auf sffiSS Z Sr T^ ™^Td™ ί^{e W} ' Zehn der TrSgerk8iper werden hierauf in einem messetHSd Z Yw" T ^dselen?^ente ^^ S^e/ kontinuierlichen Ofen der im Beispiel 1 beschriebenen gezeichnet öle ^^lchun^n berechnet und aufBauart entsprechend dem bekannten Erhitzungs- festgehalten ^ErS^{ebnisse sind} ^m ^{der Tabelle 2} diagramm 40 nach Fig. 3 der Zeichnungen behan- 45 _TaK „ .,
delt. Die Widerstandselemente werden also im Tem- ^{iaDeUe 2}
peraturbereich von 300 bis 750° C einem mittleren Lagerung bei hoher Temperatur

Temperaturanstieg von 45° C je Minute unterzogen,

hierauf während 13 Minuten af d B

hierauf während 13 Minuten auf der Brenntemperatur Bekanntes Diagramm

von 750° C gehalten und dann mit einer mittleren 50 Diagramm nach der

Abkühlgeschwindigkeit von 45° C je Minute abge- Erfindung

kühlt. Die übrigen 10 Trägerkörper werden nach - . (Fig. 3) (Fig. 4)

dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend dem

Erhitzungsdiagramm gemäß Fig. 4 der Zeichnungen ^Widerstandsabweichung 2,72 °/o 1,89%

behandelt. Demgemäß werden die Widerstands- 55 Wie die vnr*t*h~„A _T, „ . '. .

elemente in dem Temperaturbereich zwischen 300 dem erfinduSemäßi τ ^- ™^S™ w

und 650° C einem mittleren Temperaturanstieg von gebranmewEnS1 ^T™P^e™}™^a™&™^m ^

45° C je Minute und im Temperaturbereich von 650 ring^WidSstS^selemente eine bedeutend ge-

bis 750° C einem mittleren Temperaturanstieg von eKte diT n^cf ΪΓ^1· \^{Uf al}! W^lderstands-

22,5° C je Minute unterzogen, hierauf während 60 bra^fworden sind ^{herkommhchen Methoden} «*

13 Minuten auf der Brenntemperatur von 750° C

gehalten und dann mit einer mittleren Abkühlungs- Beispiel 4

geschwindigkeit von 45° C je Minute abgekühlt. 20 Träeerkömer _OT„i. ■ * · , . ·♦

Hierauf werden die Widerstände der jeweiligen im Beisel ThT ·, ^u ^SR T^{lCderura ifl def ber}f³

Widerstandselemente gemessen und aufgezeichnet 6₅ Sser TräJrS" "? ^{WeiSC vorbereitet}· ⁷^

Sämtliche Träger^efwerden danach 25 Tage lang bekanntet V^ T⁰™ ^{UntCT Eilihaltun}8 ^des

in einer Umgebung aufgehoben, in welcher eine Tem übrig™ »SS™ ^gebran.^ntl ^Und J*

peratur von 22,2° C und eine relative Feuchtigkeit dunfsgemäßen FriSr^-'"³*³ Ψΐ ^άΤ, *"*'

β uuugbgemauen trhitzungsdiagramm behandelt, wie

ebenfalls schon zu Beispiel 2 ausgeführt wurde. Die Trägerkörper werden hierauf auf eine Fertigungsstraße gesetzt und durch eine Trimmstation geführt, in welcher die Widerstandswerte der Widerstandselemente auf bestimmte Werte gebracht werden. Hierauf werden die Trägerkörper auf der Fertigungsstraße weitergeführt, und es werden Halbleiterelemente aiuf die aus den Verbindungsstegen gebildete Anordnung aufgesetzt und der gesamte Trägerkörper erhitzt, um die Anschlüsse des betreffenden Transistors mit den Leitungsstegen zu verlöten. Hiernach werden die Trägerkörper mit der darauf befindlichen Schaltung gekapselt und in der Kapselung nochmals erhitzt. Danach werden die Widerstandswerte der Widerstandselemente auf den Trägerkörpern gemessen. Die durch den Herstellungsgang bedingte Widerstands-

abweichung wird errechnet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 festgehalten.

Tabelle 3
Durch den Produktionsgang bedingte Abweichung

Bekanntes Diagramm Diagramm nach der Erfindung

(Fig. 3)

(Fig. 4)

Widerstandsabweichung 4,03% 1,43 %>

Auch die vorstehende Tabelle zeigt, daß die nact dem erfindungsgemäßen Verfahren gebrannten Wider Standselemente eine bedeutend geringere Wider Standsabweichung erkennen lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hartbrennen von elektrisch leitenden Schaltungselementen, insbesondere Widerstandselementen, welche aus einer auf einen Trägerkörper aufgebrachten, pastenartigen Mischung aus Glasfritte, einem Trägermittel ucid einem Metall-Metalloxid-LeiterwerkstoiT gebildet sind und welche während einer ersten Heizperiode mit einer bestimmten Temperaturanstiegsgeschwindigkeit auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt der Glasfritte erhitzt werden, welche außerdem während einer zweiten Heizperiode auf eine über der erstgenannten Temperatur gelegene Temperatur aufgeheizt werden, wobei die mittlere Temperaturanstiegsgeschwindigkeit mindestens ein Drittel geringer als die mittlere Temperaturanstiegsgeschwindigkeit während der ersten Heizperiode ist, welche anschließend eine bestimmte Zeit auf der während der zweiten Heizperiode erreichten Temperatur gehalten werden (dritte Periode) und welche sodamn während einer vierten Periode abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartbrennen kontinuierlich erfolgt, wobei die Elemente während der ersten Heizperiode in einer ersten Heizzone mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von mindestens 25°C/min erhitzt werden, wobei sich ferner die zweite Heizperiode unmittelbar an die erste Heizperiode anschließt und in einer unmittelbar an die erste Heizzone anschließenden zweiten Heizzone durchgeführt wird, wobei fernerhin die Elemente in der zweiten Heizzone auf eine um 80 bis 150° C über der erstgenannten Temperatur gelegene Temperatur aufgeheizt werden und wobei schließlich die Elemente während der vierten Periode in einer vierten Zone durch Zwangskühlung abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe in einem langgestreckten Ofen erfolgt, der in die genannte erste und zweite Heizzone, eine dritte Zone zur Temperaturhaltung und eine Zwangskühlungszone (vierte Zone) unterteilt ist und durch welchen die Elemente mittels eines Bandförderers mit konstanter Geschwindigkeit hindurchgefördert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Temperaturanstiegsgeschwindigkeit während der ersten Heizperiode in der ersten Heizzone im Bereich von 30 bis 60° C/min liegt und daß die mittlere Temperaturanstiegsgeschwindigkeit während der zweiten Heizperiode in der zweiten Heizzone 10 bis 25° C/min beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in der dritten Zone zur Temperaturhaltung während einer Dauer von 8 bis 30 Minuten so lange auf der während der zweiten Heizperiode erreichten Temperatur gehalten werden, bis die pastenartige Mischung im wesentlichen einen Gleichgewichtszustand erreicht hat, und daß die Abkühlung der Elemente in der Zwangskühlungszone (vierte Zone) mit einer mittleren Temperaturabfallgeschwindigkeit von 30 bis 60° C/min erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der in der pastenartigen Mischung enthaltene Metall-Metalloxid-Leiterwerkstoff aus Palladium-Palladiumoxid besteht und einen Anteil der Mischung von 7 bis 12 Gewichtsprozent ausmacht und daß die Elemente während der ersten Heizperiode mit einer mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 40 bis 50° C/ min und während der zweiten Heizperiode mit einer mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 15 bis 25° C/min erhitzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente während der ersten Heizperiode auf eine Temperatur von 625 bis 675° C und während der zweiten Heizperiode auf eine Temperatur im Bereich von 750 bis 770° C erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in der dritten Zone zur Temperaturhaltung während einer Dauer von 15 bis 30 Minuten auf der während der zweiten Heizperiode in der zweiten Heizzone erreichten Temperatur gehalten werden und dann in der Zwangskühlungszone (vierte Zone) mit einer mittleren Temperaturabfallgeschwindigkeit von 40 bis 50° C/min abgekühlt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte pastenartige Mischung als Leiterwerkstoff 5 bis 15 Gewichtsprozent Silber und 7 bis 12 Gewichtsprozent Palladium-Palladiumoxid enthält, wobei das Verhältnis von Palladium zu Palladiumoxid etwa 1:4 beträgt, und daß die Elemente während der ersten Heizperiode mit einer mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 45°C/min auf 650° C erhitzt und während der zweiten Heizperiode mit eirer mittleren Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 22,5° C/min auf eine Temperatur von 760° C erhitzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in der dritten Zone zur Temperaturhaltung während einer Dauer von 20 Minuten auf der während der zweiten Heizperiode erreichten Temperatur gehalten und in der Zwangskühlungszone (vierte Zone) mit einer mittleren Temperaturabfallgeschwindigkeit von 45° C/min abgekühlt werden.