DE2553763A1

DE2553763A1 - Verfahren zur herstellung einer elektronischen schaltung

Info

Publication number: DE2553763A1
Application number: DE19752553763
Authority: DE
Inventors: Ursula Bichler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-11-29
Filing date: 1975-11-29
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2553763C3; DE2553763B2

Description

"Verfahren zur Herstellung einer
elektronischen Schaltung" Die Erfindung betrifft cin verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung mit passiven Bauelemen, die auf elneri Rerami:ssubstrat aufgebracht sind und die miteinander sowie gegebenenfalls mit aktiven Bauelementen über Leiterbahnen entsprechend der Schaltungsstruktur verbunden sind.
Der Trend zur Misiaturisierung elektronischer Schaltkreise hat im wesentlichen zu zwei Lösungen geführt, welche unter den Bezeichnungen Filmschaltkreise und monolithische Schaltkreise bekanntgeworden sind. Beide haben ihre Vorteile, die sich aus der Technologie ergeben. £Iilmschaltkreise bestehen aus einem Trägerkörper, d. h. einem Substrat, auf dem passive Bauelemente, wie etwa Widerstände oder Kondensatoren oder auch Leiterbahnen in einer dünnen Schicht in Form eines Films aufgebracht sind.
Plan unterscheidet weiterhin zwischen Dick- und Bünnfilmschaltkreisen.
Bei der Dickfilmtechnik wird ein keramisches Substrat als Träger verwendet. Die passiven Bauelemente sowie die Leiterbahnen werden im Siebdruckverfahren auf die Oberfläche des Substrates aufgetragen und bei höheren Demperaturen eingebrannt. Die hierbei zur Anwendung kommenden Siebdruckpasten enthalten Glas anteile, welche beim Einbrennvorgang mit dem keramischen Material reagieren, wodurch eine haftfeste Verbindung zwischen passiven Bauelementen, bzw. Leiterbahnen und Substrat hergestellt wird. Wegen des Glasanteiles in den Pasten kann jedoch beispielsweise der ohmsche Widerstand in den Leiterbahnen nicht auf das wünschenswerte Haß reduziert werden, was zwangsläufig eine Verringerung der Kreisgüten zur Folge hat. Die durch das Glas bedingte Körnigkeit des Materials verhindert weiterhin eine hinreichende hohe Kantenschärfe, wie sie beispielsweise bei Leiterbahnen in der Mikrowellentechnik erforderlich ist.
Eine hohe Konturenschärfe ist dagegen in Dünnfilmtechnik ohne Schwierigkeiten realisierbar. Die Widerstände oder die Leiterbahnen werden hierbei üblicherweise aufgedampft und gegebenenfalls galvanisch verstärkt. Zur Erzeugung der Leiterbahnen wird zunächst eine Haftschicht, beispielsweise aus Chrom, auf dem Substrat aufgebracht und hierauf eine Schicht aus Gold galvanisch abgeschieden. Die Strukturierung kann auch mit Hilfe der wotolacktechnik erfolgen. Widerstände werden in ähnlicher Weise,äedoch unter Verwendung von Widerstandsmaterialien, hergestellt, allerdings ist hier eine obere Grenze der Widerstandswerte vorgegeben, welche durch die Abmessungen der üblicherweise in Näanderform ausgebildeten Widerstande bedingt ist.
Um diesen Nachteil zu umgehen, werden bisweilen auch diskrete Widerstände, z. B. in Chip-lPorm, in Dunnfilmschaltkreise eingesetzt. Hierbei muß man aber auf die fertigungstechnischen Vorteile der iDick- oder fünnfilmtechnologie verzichten und muS weiter einen höheren raumbedarf des gesamten Schaltkreises in Kauf nehmen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Vorteile von gedruckten Dickschichtwiderständen und die Hikrowellentauglichkeit aufgedampfter und gegebenenfalls galvanisch verstärkter Leiterbahnen vereint.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Widerstände dienende aktive Bauelemente sowie Anschlußflecken in Dickfilmtechnik auf das Keramiksubstrat aufgebracht werden, daß die Widerstände sowie die Anschlußflecken eingebrannt und alle Widerstände sodann abgeglichen werden und daß anschließend Leiterbahnen in Dünnfilmtecbnik auf das Keramiksubstrat sowie die Anschlußflecken aufgebracht werden.
Die Erfindung soll anhand der Figur 1 noch näher erläutert werden.
Figur 1 stellt einen Ausschnitt aus einem Schaltkreis dar, welcher auf einem Substrat 1, z. B aus Al2O3, besteht.
Auf die Oberfläche des Substrates 1 werden im Siebdruckverfahren zunächst der Widerstand 2 und die Anschlußflecken 3 aufgebracht und sodann eingebrannt Nach dem Sinbrennvorgang erfolgt der Abgleich des Widerstandes beispielsweise mit Hilfe von Laserstrahlen oder Sandstrahlex Nunmehr wird z. B.
unter Verwendung von Masken eine Haftschicht, vorzugsweise aus Chrom, auf die Substratoberfläche und die Anschlußflecken 3 aufgedampft und sodann auf diese Haftschicht eine Goldachicht aufgebracht. Das Aufbringen der doldschicht wird zweckmäßigerveise zunächst durch Aufdampfen und anschließend durch galvanische Abscheidung vorgenommen. Falls die Strukturierung der Leiterbahnen nicht bereits beim Aufdampfen erfolgte, kann dies selbstverständlich nun auch unter Verwendung der Fotolacktechnik durchgeführt werden.
Nach Vorliegen der in Dick- und Dünnfilrntechnik aufgebauten Anordnung lassen sich dann ohne Schwierigkeiten noch diskrete Bauelemente, wie beispielsweise Transistoren, in die Schaltung einbauen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind darin zu sehen, daß für solche Schältkreise Einsatzmöglichkeiten in der Mikrowellentechnik bis in den GHz-Bereich bestehen.
Dies ist in erster Linie darauf zurückzuführen, daß z. B.
durch geätzte Goldleiterstrukturen eine bessere Kantenschärfe, kleinere Ileiterbreiten und Schlitzabmessungen und dünnere Beiterschichten herstellbar sind. Wegen der fehlenden Glas anteile im Gold der Leiterbahnen ist zudem die Bondbarkeit verbessert.
Andererseits ist aber auch der mit Hilfe von Laser- oder Sandstrahlen mögliche Abgleich gedruckter Widerstände im Gegensatz zu aufgedampften Widerständen leichter durchführbar, da letztere chemisch oxidiert und durch Aufdampfen von Dielektrika zusätzlich passiviert werden müssen. Auch die Anschaffung weiterer Aufdampf- bzw. Sputteranlagen, welche die Verarbeitung von Widerstandamaterialien und Dielektrika gestatten, ist nicht erforderlich. In Dickfilmtechnik sind zudem größere Widerstandsbereiche realisierbar, z. B. 10 # bis ca. 10 M# gegenüber 200 # bis 10 k #, welche in Dünnfilmtechnik möglich sind.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich anhand nachfolgender Untersuchungsergebnisse noch besser beurteilen.
Zur Anwendung kamen Keramiksubstrate mit einem Al 203 -Gehalt von 96 % und den Abmessungen 1?1 x 1 tt X die mit verschiedenen Widerstandspasten sowie mit Goldplatinpasten über ein Testlayout bedruckt wurden. Die jeweiligen Flächenwiderstände lagen bei 100#, 1 K, 10 K und 100 KSl.
Nach Ermittlung der Widerstandswerte nach dem Brennvorgang und kurzer Reinigung der Substrate wurden dieselben dem iblichen Aufdampf- und GalvanisierprozeB unterworfen.
Die mit ca. 8/'Uin Gold zusätzlich beschichteten Substrate wurden belackt, über das Negativ des Leiterbahn-Layouts belichtet, entwickelt und geätzt. Beim erneuten Vermessen der Widerstände ergab sich eine änderung von O bis 1 %.
Selbst nach anschließender Lagerung gemäß verschärfter Prüfvorschrift, z. B. 28 Zyklen à 24 h bei Temperaturen von -10° C bis +65° C und relativer Luftfeuchte von 98 %, betrug die zusätzliche Widerstandsänderung maximal 5 i-óo des Ausgangswertes.
Ebenso beeinflußte eine längere Lagerung der Substrate bei Raumtemperatur die Eigenschaften nicht mehr.

Claims

i a t e n t a n 5 p r u c h ea r a 1. verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltung mit passiven Bauelementen, die auf einem Keramiksubstrat aufgebracht sind und die miteinander sowie gegebenenfalls mit aktiven Bauelementen über Leiterbahnen entsprechend der Schaltungsstruktur verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstände dienende aktive Bauelemente (2) sowie knschlußflecken (3) in Dickfilmtechnik auf das Keramiksubstrat (1) auf gebracht werden, daß die Widerstände (2) sowie die Anschlußflecken (3) eingebrannt und alle Widerstände sodann abgeglichen werden und daß anschließend Leiterbahnen (4) in Dünnfilmtechnik auf das Keramiksubstrat (1) sowie die Anschlußflecken (3) aufgebracht werden (Figur 1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Metalloxid und Glasanteilen bestehende Widerstände (?) und aus Gold und Glasanteilen bestehende Anschlußflecken (3) auf das Keramiksubstrat (1) aufgedruckt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung i iterbahnen () zunichst eine 1-faftschicht, vorzugsweise aus Chrom, aufgedampft wird und da2' anschließend die Haftschicht durch eine aufgedampfte und/ oder galvanisch aufgebrachte Goldschicht verstärkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic;lnets daß abschließend gegebenenfalls aktive Bauelemente mit der in Dick- und Dünnfilmtechnik aufgebauten Anordnung entsprechend der Schaltungsstruktur verbunden werden.