DE2847356A1

DE2847356A1 - Substrat fuer eine gedruckte schaltung mit widerstandselementen

Info

Publication number: DE2847356A1
Application number: DE19782847356
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kakuhashi; Yasufumi Miyake
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1979-05-17
Also published as: NL7811195A; JPS5640514B2; GB2007917B; FR2408973B1; FR2408973A1; GB2007917A; NL175372B; NL175372C; JPS5469768A; US4368252A; DE2847356C2; US4204187A; BE871962A

Description

PAT E N TAN WÄJOT13

DR. ING. E. HOPFMANN (1930-197Ä) . Dl PL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL.-ING. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTEASSE-I[STErNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (085') 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

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31 335 o/fi

> Nitto Electric Industrial Co.,Ltd. Ibaraki-shi/Japan

Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen

Die Erfindung betrifft Substrate für gedruckte Schaltungen, enthaltend Widerstandselemente und insbesondere neue Substrate für gedruckte Schaltungen mit Widerstandselementen, bei denen ein Widers taridsmuster film und ein Leiter- (einschließlich Elek Lröueii)iüüs Ler film vorher inkorporier L werden, wodurch eine Platte mit einer gedruckten Widerstandsschaltung mit Widerstandselementen für hohe Ansprüche hergestellt werden kann,- und die Anzahl der Verarbeitungsstufen erheblich vermindert werden kann.

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Ein übliches Substrat für eine gedruckte Schaltung, enthaltend einen Widerstand, ist ein vielschichtiger Werkstoff aus einem isolierenden Träger, einer Widerstandsschicht, die mit der gesamten Oberfläche des isolierenden Trägers verbunden ist, und einer Schicht aus einem hochleitfähigen Material, das mit der Widerstandsschicht verbunden ist. Bei der Herstellung einer Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerständen unter Verwendung eines üblichen Substrates für eine gedruckte Schaltung wird eine isolierende Region (bei der alle Schichten auf dem isolierenden Träger'entfernt worden sind), eine Wider-standsregion (bei welcher die Schicht aus dem leitfähigen Material entfernt worden ist), eine leitfähige Region (keine der Schichten ist entfernt worden) durch die sub sträctive Methode (Maskierung-Ätzungs-Methode) gebildet. Typische dieser Substrate für gedruckte Schaltungen werden in der japanischen Offenlegungsschrift 73762/1973 beschrieben. Gemäß dieser Veröffentlichung wird ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung hergestellt und in eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerständen überführt mittels einer Anzahl von Verfahren, wie sie oben erläutert wurden:

Eine Oberfläche einer Schicht aus einem hochleitfähigen Material, wie einer Kupferfolie, wird mit einem entfernbaren Maskierungsblatt bedeckt, und eine Widerstandsschicht wird auf der anderen Oberfläche der Schicht aus einem hochleitfähigen Material durch Elektroabscheidung gebildet. Dann wird das Maskierungsblatt entfernt und anschließend wird ein isolierender Träger mit der WiderStandsschicht vereint. Auf diese Weise erhält man ein Substrat für eine gedruckte Schaltung, welche einen Widerstand enthält.

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Das Substrat wird dann in folgender Weise verarbeitet: Nachdem die Oberfläche der Kupferfolie des Substrates mit einem Photowiderstand bedeckt worden ist, wird er durch ein photographisches Negativ mit einem Leitfähigkeitsmuster und einem Widerstandsmuster in Kombination (wobei zwei Muster vorliegen, die der Leiterregion und der Widerstandsregion entsprechen) belichtet und dann entwickelt, wodurch der Photowiderstand in den Musterregionen verbleibt. Die Kupferfolie wird an den Stellen, an denen sie nicht mit dem Photowiderstand bedeckt war, durch Ätzen entfernt und die freiliegende Widerstandsschicht wird unter Verwendung einer Ätzlösung entfernt und dadurch wird die Oberfläche des isolierenden Trägers freigelegt. Dann wird der übriggebliebene Photowiderstand unter Verwendung einer Entfernungslösung entfernt.

Anschließend wird das Substrat wiederum mit einem Photowiderstand bedeckt und dann durch ein photographisches Negativ mit einem Leitfähigkeitsmuster beschichtet. Das Substrat wird entwickelt, wobei der Photowiderstand in der Region des Leitfähigkeitsmusters verbleibt. Die Kupferfolie in der Region_f welche nicht mit dem Photowiderstand bedeckt ist (oder die Kupferfolie, die eine Konfiguration hat, welche der Region des Widerstandsmusters entspricht) wird durch Ätzen entfernt und dadurch wird die Oberfläche der Widerstandsschicht, welche der Region des Widerstandsmusters entspricht, freigelegt. Dann wird der zurückbleibende Photowiderstand unter Verwendung einer Entfernungslösung entfernt.

Eine Lötzusammensetzung oder dergleichen wird auf die Widerstandsschicht in der Region des Widerstandsmusters durch Drucken aufgebracht und wird dann erwärmt und gehärtet und bedeckt die Widerstandsschicht. Auf diese Weise erhält man eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerständen. 9Q9820/0631

Ein Nachteil des vorerwähnten Verfahrens besteht darin, daß in dem zweiten Verfahren beim Reinigen und Entfernen des zurückgebliebenen Photowiderstandes (auf der Region des Leitfähigkeitsmusters) unter Verwendung einer Entfernungslösung die Widerstandsschicht in der Region des Widerstandsmusters bereits freigelegt ist, und durch die Entfernungslösung angegriffen werden kann. Die Dicke der Widerstandsschicht wird verhältnismäßig dünn hergestellt und liegt in der Größenordnung von einigen Hundertsteln bis Tausendsteln S, um ihren Blattwiderstand zu erhöhen. Daher ist ihre, mechanische Festigkeit sehr niedrig. Wird diese Schicht in einer Widerstandsentfernungslösung abgerieben, so wird die Verbindungsfähigkeit mit der Verbindungsoberfläche des isolierenden Trägers vermindert und dies führt zu Schaden, wobei der isolierende Träger im allgemeinen eine laminierte Platte aus einem glasfaserverstärkten Epoxydharz ist. Dadurch wird eine Veränderung des Blattwiderstandes und eine Verschlechterung einer Reihe von Eigenschaften bewirkt.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist schon ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Region des Leitermusters des Schaltungssubstrates durch einen Goldplattierungsfilm geschützt wird, und in der letzten Verfahrensstufe wird die Kupferfolie mit einer Konfiguration, welche der Region des Widerstandsmusters entspricht, durch Ätzen entfernt. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß eine solche Verfahrensweise recht kompliziert ist und erhebliche Geschicklichkeit erfordert.

Wie aus dieser Schilderung hervorgeht, liegen bei den üblichen Substraten für gedruckte Schaltungen, die einen Widerstand enthalten, und bei den Verfahren zur Herstellung dafür, eine Reihe von Nächteilen vor, weil die Zahl der Verarbeitungsstufen verhältnismäßig groß ist und das Verfahren kompliziert ist und verhältnismäßig lange Zeit dauert,

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weil die Herstellungskosten hoch sind und die Ausbeute niedrig ist, und die Kosten für die Hilfsmaterialien hoch sind.

Deshalb können Substrate für gedruckte Schaltungen dieser Art nicht auf vielen Gebieten eingesetzt werden, und es besteht ein Bedürfnis, die vorgenannten Probleme bei der Herstellung von Substraten für gedruckte Schaltungen zu lösen.

Ein Hauptziel der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile bei Substraten für gedruckte Schaltungen, die einen Widerstand enthalten, zu vermeiden. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, ein Substrat für eine gedruckte Schaltung zur Verfügung zu stellen, welches Widerstandselement enthält, und bei welcher die Zahl der Herstellungsstufen vermindert wird im Vergleich zu denen des Standes der Technik.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen herzustellen, bei dem man ein antikorrosives metallisches Material als Film für das Widerstandsmuster verwenden kann, und wodurch man die Stabilität und das Verhalten dieses Substrates erhöhen^kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Substrat für eine gedruckte Schaltung mit einem Widerstandselement herzustellen, bei dem zwei oder mehr Widerstandsmusterfilme mit unterschiedlichen Blattwiderständen eingearbeitet werden; und der Widerstandsbereich der Widerstandseieroentre erhöht werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Substrat für eine gedruckte Schaltung herzustellen,

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bei dem Widerstandselemente eingearbeitet sind und bei dem die Herstellungskosten vermindert sind, und auch die Materialmengen im Vergleich zu denen des Standes der Technik.

Die vorgenannten Ziele und weitere wurden erfindungsgemäß durch Auffinden eines Substrates für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen gelöst, bei dem das Substrat aus einer Schicht eines hochleitfähigen Materials und einem isolierenden Träger besteht, und die Schicht aus dem hochleitfähigen Material einen Widerstandsmusterfilm bzw. einen Leitermusterfilm an beiden Oberflächen in vorbestimmter örtlicher Relation zu einander hat, und die Schicht aus dem hochleitfähigen Material wenigstens mit einer Oberfläche des isolierenden Trägers durch den Leitfähigkeitsmusterfilm vereint ist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, daß der Widerstandsmusterfilm und der Leitfähigkeitsmusterfxlm an den beiden Seiten der Schicht aus einem hochleitfähigen Material zueinander in einer vorbestimmten örtlichen Relation stehen. Der Ausdruck "vorbestimmte örtliche Relation" soll eine örtliche Relation bedeuten, bei welcher man eine vorbestimmte Platte für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen erhalten kann, indem man das Substrat für die gedruckte Schaltung verarbeitet.

Gemäß der Erfindung wird als Leitfähigkeitsmusterfxlm ein antikorrosives Material verwendet, das nicht durch eine Ätzlösung zum Ätzen der Schicht aus dem hochleitfähigen Material beeinflußt wird, so daß man eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen erhalten kann, indem man die Schicht aus dem hochleitfähigen Material nur

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einmal ätzt (falls erforderlich, kann man den Widerstands— musterfilm mit einer Lötabdeckung versehen), und dadurch erzielt man eine Verminderung der Anzahl der Verarbeitungsstufen. Außerdem wird als Material für den Widerstandsmusterfilm ein antikorrosives metallisches Material bevorzugt verwendet, das nicht durch die Ätzlösung zum Ätzen der Schicht aus einem hochleitfähigen Material beeinflußt wird. Trotz der Festigkeit und der Genauigkeit des Widerstandselementes wird in diesem Fall bevorzugt, einen Widerstandsmusterfilm mit einem antikorrosiven metallischen Material durch Plattieren zu bilden, der nicht durch die Ätzlösung beeinflußt wird, und der gleich oder verschieden von dem Material des Leitfähigkeitsmusterfilmes ist, und der eine Dicke in der Größenordnung von 1OO Ά bis 2000 % hat. Der Widerstandsmusterfilm kann aber auch durch Drucken in üblicher Weise gebildet werden.

Die Art, das Prinzip und die Nützlichkeit der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen näher hervor, und zwar im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Fig. 1 bis 4 sind Diagramme der Verarbeitungsstufen bei der Herstellung von Substraten bei gedruckten Schaltungen mit Widerstandselementen gemäß der Erfindung. Die Teile A in den Fig. 1 bis 4 sind plane Aufsichten, welche die Substrate für gedruckte Schaltungen zeigen, während die Teile B in den Fig. 1 bis 4 Querschnitte längs der Linien I-I^f in den Teilen A der Fig. 1 und 4 darstellen.

Fig. 5 und 6 sind Diagramme, die zeigen, wie man das Substrat für eine gedruckte Schaltung in eine Platte mit einer gedruckten Schaltung

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überführt. Die Teile A in den Fig. 5 und 6 sind plane Aufsichten, welche die hergestellten Substrate für die gedruckten Schaltungen zeigen, während die Teile B der Fig. 5 und 6 Querschnitte längs der Linien I-I¹ in den Teilen A der Fig. 5 und 6 sind.

Fig. 7 stellt ein Diagramm dar, bei dem eine Verfahrensweise gezeigt wird, um eine vorbestimmte örtliche Relation eines Widerstandsmusterfilmes und eines Leitfähigkeitsmusterfilmes aus einer Schicht aus einem hochleitfähigen Material in den erfindungsgemäßen Substraten für gedruckte Schaltungen zu erreichen.

Ein bevorzugtes Beispiel eines Substrates für eine gedruckte Schaltung gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend gezeigt. Ein Photowiderstand wird auf beide Oberflächen einer Schicht aus einem hochleitfähigen Material, wie einer Kupferfolie, durch Tauchbeschichtung oder Walzenbeschichtung aufgetragen und wird dann getrocknet und bildet so die Photowiderstandsschichten 2 und 2' auf den beiden Oberflächen der Kupferfolie, wie dies in Teil A und B von Fig. 1 gezeigt wird.

Dann wird eine Seite eines photographischen Negatives 11 zur Bildung eines Leiter-(einschließlich Elektroden)musters mit eniiFa: SeSte eines photographischen Negatives 12 unter Ausbildung eines Widerstandsmusters mittels einer Klammer oder dergl. verbunden, wie·dies in Fig. 7 gezeigt wird. Anschließend wird die Kupferfolie, bedeckt mit dem Photowiderstand, zwischen zwei photographische Negative 11 und

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gelegt und mittels eines Doppeloberflächenbelichters belichtet. Die Kupferfolie mit den so behandelten thotowiderstandsschichten wird dann entwickelt, wodurch d-ie Oberflächen des Kupfers entsprechend dem Leitfähigkeitsmuster und den Flächen des Widerstandsmusters freigelegt werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird.

Die beiden Musterregionen auf der Kupferfolie werden plattiert, wobei sich ein Leitfähigkeitsmusterfilm 3 und ein Widerstandsmusterfilm 4 auf den beiden Oberflächen der Kupferfolie 1 bildet, wie dies in Fig. 3 gezeigt wird. Hinsichtlich der Zusammensetzung des plattierten Filmes dient der plattierte Film in dem Leitfähigkeitsmuster als Ätzwiderstand während des Ätzens des Kupfers, wenn ein metallisches Material verwendet wird, das bei der späteren Kupferkorrosion mit einer Ätzlösung stabil ist. Falls ein Material verwendet wird, das nicht stabil gegenüber der Ätzlösung für die Kupferkorrosion ist, kann der Leitfähigkeitsmusterfilm zusätzlich plattiert werden mit einem antikorrosiven Metall, während der Widerstandsmusterfilm maskiert wird, nachdem die Plattierung mit einem Widerstandsmusterfilm (Widerstandselementen) und mit einem Leitfähigkeitsmusterfilm in den beiden Musterregionen vorgenommen worden ist.

Wenn dann nach dem Plattierungsverfahren die Photowiderstandsschichten und das Maskierungsmittel entfernt worden sind, wird die Einheit gewaschen und getrocknet. Anschliessend wird ein Glastuch, das mit einem Epoxyharz (sogenanntes pepreg) , wobei dies nur als Beispiel gilt,- auf die Seite der Einheit gelegt, auf welcher sich das Widerstandsmuster befindet und wird dann erhitzt und verpreßt und bildet so den isolierenden Träger .5, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Auf diese Weise erhält man ein Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselemente, bei dem der Widerstands-

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musterfilm inkorporiert ist und die Region des Leitfähigkeitsmusters durch den antikorrosiven Leiterfilm gebildet wird. Mit den Substraten für gedruckte Schaltungen gemäß der Erfindung können Platten mit gedruckten Schaltungen durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden, bei dem man ein Kupferätzverfahren anwendet. Genauer gesagt wird das Substrat für die gedruckte Schaltung gemäß Fig. 4 in eine Ätzlösung für Kupfer eingetaucht, und dabei werden die freiliegenden Teile der Kupferfolie 1 geätzt und der isolierende Träger 5 wird freigelegt. In diesem Falle werden der Leitermusterfilm 3 und der Widerstandsmusterfilm 4 nicht durch die Ätzlösung korrodiert. Nach Beendigung des Atzverfahrens wird die Einheit gewaschen und getrocknet und man erhält dann die Platte mit der gedruckten Schaltung, wie in Fig. 5 gezeigt wird» Falls erforderlich, kann eine Deckbeschichtung 6 auf die Oberfläche der Einheit zum Schutz des Widerstandsmusterfilmes 4 aufgebracht werden, wie in Fig. 6 gezeigt wird.

Die obige Beschreibung dient zur Erläuterung der Erfindung. Die Materialien für die geeigneten Komponenten,tun die Erfindung durchzuführen, und die strukturellen Verbesserungen und Modifizierungen v/erden nachfolgend näher beschrieben.

In den meisten Fällen wird eine Kupferfolie als Material mit hoher Leitfähigkeit, wie es bei der vorliegenden Erfindung gebraucht wird, verwendet, jedoch kann man auch eine Aluminiumfolie, eine zinnplattierte Kupferfolie, eine Zinkfolie oder eine Silberfolie verwenden.

Hinsichtlich des Leiterrausterfxlmes,der auf der Schicht aus dem hochleitfähigen Material gebildet wird, wird dieser vorzugsweise aus einem metallischen Material ge-

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bildet, welches eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Ätzlösung aufweist lind wobei dieser Film durch Elektroplattierung und chemische Plattierung gebildet wird. Aus dem Aufbau der Einheit gemäß der Erfindung ist ersichtlich, daß die Zeitdauer während der Leitermusterfilm in Berührung mit der Ätzlösung ist, langer ist als der Zeitraum während der der Widerstandsmusterfilm in Berührung mi.t der Ätzlösung ist. Der Widerstandsmusterfilm kann unter Verwendung eines metallischen Materials gebildet werden und er kann ein plattierter Film eines metallischen Materials sein, das gleich oder verschieden von der Qualität des für den Leitermusterfilm verwendeten Materials ist. Es können daher Edelmetalle, wie Gold, Silber, Platin und Rhodium, oder Legierungen davon, oder antikorrosive Metalle, wie Tantal, Wolfram, Titan, Molybdän und Chrom oder Legierungen davon, und Zinn-Kobalt-, Zinn-Zink-, Zinn-Cadmium-, Nickel-Phsophor-Legierungen, die durch die Legierungsbildung gegenüber Korrosion verbessert sind, als Materialien für die beiden Filme verwendet werden. Es wird bevorzugt, das metallische Material unter Berücksichtigung nicht nur der Korrosionsbeständigkeit auszusuchen, sondern auch der elektrischen Eigenschaften, wie des Widerstandes, des Temperaturkoeffizienten und der Widerstansstabilität sowie auch hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, wie der Verlötbarkeit, der Gleiteigenschaften und auch hinsichtlich der Eigenschaften des Plattierungsbades, wie der Streufähigkeit und der Stabilität des Bades, welche die Ausbeute bei dem Plattierungsverfahren erheblich beeinflussen können. Aufgrund des Vorhergesagten ist eine Plattierung mit einer Zinn-Nickel-Legierung eine der Plattierungsarten, die hinsichtlich der Stabilität der Legierungszusammensetzung und der Kosten bevorzugt wird.

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Wenn andererseits der plattierte Film aus einem metallischen Material aus einem Material oder einem dünnen Film besteht mit ausgezeichneten Eigenschaften als Widerstandsmusterfilm aber schlechter Korrosionsbeständiqkeit im Vergleich zu dem Leitermusterfilm, so kann eine Plattierung zusätzlich durchgeführt werden, um den Leitermusterfilm mit einem metallischen Material zu bedecken, das hinsichtlich der Qualität verschieden ist von dem Widerstandsmusterfilm und das eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist/ oder man kann einen Leitermusterfilm bilden mit einem unterschiedlichen metallischen Material, das dem des vorher erwähnten zusätzlichen Bedeckungsmaterial entspricht.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, daß eine Widerstandspaste, die man erhält durch Vermischen eines feinen Pulvers aus Kohlenstoff, wie Lampenruß, Graphit und dergleichen, mit einem Bindemittel, wie Methacrylsäureharz, Epoxyharz und dergleichen, auf die Schicht aus einem hochleitfähigen Material durch Siebdruck aufgedruckt wird, und dann bei einer Temperatur in der Größenordnung von 140 bis 180°C gehärtet wird, wodurch man einen Widerstandsmusterfilm in der gewünschten Form erhält.

Als isolierender Träger werden beispielsweise verwendet: laminierte Platten aus glasfaserverstärktem Epoxyharz, glasfaserverstärktem Polyester, glasfaserverstärktem Polyimid, glasfaserverstärktem Polyamidoimid, mit Phenolharz laminiertes Papier, mit Epoxyharz laminiertes Papier, Polyimid, Polyester, Polyamidoimid und flexible Isolierungsblätter oder Filme aus flexiblen glasfaserverstärkten Epoxyharzen oder flexible Polyamid laminierte Papiere. Weiterhin kann man auch die

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vorher erwähnten isolierenden laminierten Platten, Blätter oder Filme mit einer Aluitiiniumplatte oder Eisenplatte verbunden (an der Oberfläche der Einheit, die gegenüber der Oberfläche ist, auf welcher der Widerstandsrausterfilm gebildet wurde) verwenden.

Anorganische Materialien wie keramische Platten und Glasplatten, bei denen als Klebeschichten Harze und Kautschuk, wie Epoxyharz, Polyester, Polyurethan; Polyamidoimid, Polyimid und Kautschuk verwendet wurden, können auch als isolierender Träger verwendet v/erden.

Aus Gründen der Einfachheit wurde bisher ein Aufbau für ein Substrat für eine gedruckte Schaltung beschrieben, bei dem die Schicht aus dem hochleitfähigen Material auf dem der Widerstandsmusterfilm und der Leitermusterfilm in einer vorbestimmten örtlichen Relation zueinander gebildet wurden, nur mit einer Oberfläche des isolierenden Trägers verbunden ist. Es soll hier aber festgehalten werden, daß das Substrat für eine gedruckte Schaltung auch einen Aufbau einschließt, bei dem Schichten aus hochleitfähigem Material mit den Widerstandsmusterfilmen und Leitermusterfilmen an den beiden gegenüberliegenden Seiten des isolierenden Trägers vorgesehen sind, und auch ein Aufbau, bei dem eine Schicht aus einem hochleitfähigen Material mit dem Widerstandsmusterfilm und dem Leitfähigkeitsmusterfilm an einer der beiden gegenüberliegenden Oberflächen des isolierenden Trägers vorgesehen ist, während die Schicht aus dem hochleitfähigen Material ohne solche Musterfilme (für die Bildung von Leitern oder Elektroden durch Ätzung) an der anderen Oberfläche des isolierenden Trägers vorgesehen ist.

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Bei der Herstellung eines Aufbaues, bei dem zwei Schichten aus hochleitfähigem Material mit den Musterfilmen an beiden Seiten des isolierenden Trägers vorgesehen sind, ist es ratsam, daß man, zum Kombinieren des isolierenden Trägers Führungslöcher in den Ecken der beiden Schichten aus leitfähigem Material im voraus vorsieht, so daß bei einer Kombinierung des isolierenden Trägers mit den Schichten aus dem hochleitfähigen Material dieser durch Führungsstifte daran fixiert werden kann.

Als Ätzlösung für die Schicht aus hochleitfähigem Material können bekannte Ätzlösungen verwendet werden. Für Kupferfolien kann man beispielsweise verwenden Lösungen von Ferrichlorit, Ammoniumpersulfat, Cuprichlorid, Chromschwefelsäure und eine Vielzahl von Ätzlösungen vom Ammoniuirchelat-Typ, wobei man den Korrosionswiderstand des Materials des Überstandsmusterfilmes berücksichtigen muß.

Wie aus der vorliegenden Beschreibung hervorgeht, hat das Substrat für eine gedruckte Schaltung mit dem erfindungsgemäßen Widerstand eine Reihe von Vorteilen und kann in eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit hoher Genauigkeit und durch ein einfaches Verfahren überführt werden. Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die folgenden:

(1) Bei üblichen Substraten für gedruckte Schaltungen mit einem Aufbau derart, daß sich eine Widerstandsschicht auf der gesamten Oberfläche der Schicht aus einem hochleitfähigen Material, wie einer Kupferfolie, befindet, und ein isolierender Träger mit der Seite der Widerstandsschicht vereinigt ist, wird die Schicht aus dem hochleitfähigen Material zwei Ätzungen unterworfen und die Widerstandsschicht wird

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einer Ätzung unterworfen. Das heißt, daß die Widerstandsregion bei der entstehenden Platte mit einer gedruckten Schaltung dreimal geätzt wird, und diese häufige Ätzung führt zu einem Abnehmen der Ätzgenauigkeit. Weiterhin ist bei den üblichen Substraten mit einer gedruckten Schaltung ein Photomaskierungsverfahren erforderlich,das sich an das Ätzverfahren anschließt, und das Photomaskierungsverfahren schließt eine Beschichtung mit einem Photowiderstand ein, Belichten, und ein Entwicklungsverfahren und daher sind hier erhebliche Kosten für die Hilfsmaterialien und für die Herstellung erforderlich, und die Ausbeute ist entsprechend niedrig.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Leitermusterfilm auf einer Oberfläche der das Schaltungssubstrat bildenden Schicht aus hochleitfähigem Material gebildet, während der Film aus einem Widerstandsmuster auf der anderen Oberfläche gebildet wird. Dadurch, daß man ein Material verwendet, das antikorrosiv gegenüber der auf die Schicht aus hochleitfähigem Material aufgebrachten Ätzlösung ist, kann die gewünschte Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen gebildet werden, indem man das Ätzverfahren für das hochleitfähige Material nur einmal durchführt. Man kann somit die Anzahl der Ätzverfahren auf ein Drittel gegenüber den üblichen Substraten mit gedruckten Schaltungen vermindern. Dies ist einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung. Da es nicht erforderlich ist, den Widerstandsmusterfilm zu ätzen, ist es selbstverständlich, daß der Widerstandsmusterfilm auch nicht unter einer zu starken Ätzung leidet.

Weiterhin wird das Photomaskierungsverfahren nur bei der Herstellung des Schaltungssubstrates angewendet und wird nicht bei dem Behandlungsverfahren benötigt. Deshalb kann

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der Hersteller die Gerätekosten, die Kosten für das Hilfsmaterial und für die Vorrichtungen, die für das Photomaskierungsverfahren erforderlich sind, sparen, und die Ausbeute an Platten für gedruckte Schaltungen kann erhöht v/erden.

(2) Bei den üblichen Substraten mit gedruckten Schaltungen wird die Widerstandsschicht über die gesamte Oberfläche der Schicht aus hochleitfähigem Material gebildet und deshalb ist es erforderlich, die Widerstandsfläche zur Bildung des gewünschten Musters zu ätzen. Daher ist das Material für die Widerstandsschicht begrenzt, beispielsweise auf eine Legierung aus Nickel und Phosphor, die geätzt v/erden kann ohne Berücksichtigung der guten Eigenschaften von anderen Materialien, denn eine große Anzahl von Edelmetallen, die nicht geätzt werden können, oder von antikorrosiven Legierungen können nicht für die Widerstandsschicht verwendet werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird dagegen der Widerstandsmusterfilm nicht geätzt. Man kann daher antikorrosive metallische Materialien'verwenden, die zu einer Verbesserung der Stabilität und der Güte der Widerstandselemente beitragen.

(3) Im allgemeinen benötigen Platten mit gedruckten Schaltungen mit Widerständen eine Anzahl von Widerständen mit unterschiedlichen Kapazitäten. Nach dem Stand der Technik wird die Widerstandsschicht auf der gesamten Oberfläche der Schicht aus hochleitfähigem Material gebildet und deshalb kann man notwendigerweise nur eine Art einer Widerstandsschicht anwenden. Infolgedessen ist der Blattwiderstandswert auf eine Art beschränkt. Das heißt, daß die üblichen Platten mit gedruckten Schaltungen hinsichtlich des

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Widerstandswertes begrenzt sind. Gemäß der Erfindung kann der vorerwähnte Nachteil der üblichen gedruckten Schaltungen vollständig vermieden werden. Mit anderen Worten heißt dies, daß zweifache oder mehrfache Wiederholung des Photomaskierungsverfahrens und der Bildung des Widerstandsmusterfilmes für die Schicht aus hochleitfähigem Material mehr als zwei Arten 'von Widerstandsmusterfilmen, die sich im Blattwiderstand unterscheiden, in dem Substrat für die gedruckte Schaltung vorliegen können, und dadurch kann der Widerstandsbereich der Widerstandselemente erhöht werden.

(4) Gemäß dem Stand der Technik wird die Bildung des Wider&tandsmusters aus dem Widerstandsfilm durch Ätzen einer dicken Schicht aus einem hochleitfähigem Material (beispielsweise 35 ,um im Falle einer Kupferfolie, wie sie am häufigsten angewendet wird) durch eine Photomaske durchgeführt. Es ist deshalb unmöglich, Widerstandselemente mit feinen· komplizierten Mustern herzustellen.

Dagegen wird bei dem Schaltungssubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung ein Widerstandsmusterfilm direkt durch Plattieren oder dergleichen auf der Schicht· aus dem hochleitfähigen Material gebildet. Deshalb ist es möglich, in das Schaltungssubstrat Widerstandselemente einzubauen, in Form von feinen komplizierten Mustern. Selbst wenn man das gleiche Material wie beim Stand der Technik verwendet ist es möglich, Widerstandselemente mit höheren Widerständen herzustellen.

(5) Gemäß dem Stand der Technik wird die Widerstandsschicht durch Plattieren über die gesamte Oberfläche der Schicht aus dem hochleitfähigen Material gebildet. Bei der Erfindung

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wird die Plattierung des Widerstandsmusterfilmes in Form eines Musters vorgenommen. Dadurch wird der Verbrauch an Plattierungsbad erheblich vermindert und das Plattierungsbad kann über eine lange Zeit stabil gehalten werden und dies vermindert Kosten und spart Material.

Beispiel 1 '

Es wird eine Kupferfolie mit einer gewünschten Größe ausgeschnitten und mit einer Reinigungslösung (erhalten durch Verdünnen eines Volumens eines Kondensates von Shiply Company Inc. Neutra-Clean_ 68 mit einem Volumen Wasser bei 40 C) während drei Minuten eingetaucht. Anschließend wird die so behandelte Kupferfolie gespült. Dann wird sie drei Minuten in 10 %-ige Schwefelsäure eingetaucht und anschliessend gespült und" getrocknet.

Die so behandelte Kupferfolie wird in einen flüssigen Photowiderstand eingetaucht (der Photowiderstand ist AZ-111 der Shiply Company Inc.), und wird dann in üblicher Weise getrocknet unter Ausbildung von zwei Oberflächen auf dem Photowiderstand auf der Kupferfolie. Dann wird die Kupferfolie mit dem Photowiderstand zwischen das photograph!sehen Negative- für das Widerstandsmuster und das photographische Negativ für das Leitermuster (einschließlich Elektroden), die man zuvor hergestellt hat, gelegt, wie dies in Fig. 7 gezeigt wird und dann in üblicher Weise mittels eines Doppeloberflächenbelichters belichtet. Dann führt man eine Entwicklung mit einer spezifischen Entwicklungslösung durch und dadurch wird die Oberfläche der Kupferfolie entsprechend dem Widerstandsmuster und dem Leitfähigkeitsmuster freigelegt. Anschließend spült man und taucht dann in die vorher erwähnte Reinigungslösung (Neutra-Clean 68) während drei Minuten.

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Man spült wieder und taucht dann in 20 %-ige Chlorwasserstoff säure während drei Minuten. Anschließend wird gespült und dann mit entionisiertem Wasser gereinigt.

Dann wird die Kupferfolie mit Zinn-Nickel plattiert unter 7iusbildung eines Zinn-Nickel-Legierungsfilmes auf den freigelegten Kupferoberflächen der Kupferfolie unter Ausbildung eines Widerstandsmusterfilmes und eines Leitermusterfilmes .

Zusammensetzung des Plattierungsbades

SnCl₂* 2H₂O	28 g/l
NiCl₂- 6H₂O	30 "
^K4^P2°7* ^3H2°	200 "
Nitroäthan	20 "
Diammoniumcitrat	10 "
Elektrölysebedingüngen:
Temperatur	50⁰C
pH	8,2 (25°C)
Stromdichte	0,1 A/dm²
Rühren	keine
Anode	Nickelplatte

Man kann einen Widerstandsfilm mit einem Blattwiderstand von 300Ü/n erhalten, indem man die Kupferfolie 70 Sekunden cl<?ir Platt 1 P¹TUiKf untorwirft. Mach der Elsk.troabscheid.u.no' wird die Kupferfolie herausgenommen und der an der Kupferfolie zurückgebliebene Photowiderstand wird in üblicher Weise entfernt. Dann wird mit heißem Wasser gewaschen und

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anschließend mit entionisiertem Wasser und getrocknet. Dann wird ein glasfaserverstärktes Epoxyharz (ein sogenanntes prepreg über die Oberfläche der Kupferfolie, auf welcher der WiderStandsmusterfilm gebildet worden war, gelegt und dann in einer Laminierpresse erhitzt und verpreßt, so daß das Glasgewebe sich mit der Kupferfolie in Form einer laminierten Platte verbindet. Auf diese Weise hat man ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit dem Widerstandselement gemäß der Erfindung erhalten.

Eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen kann aus dem Substrat mit der gedruckten Schaltung wie folgt hergestellt werden.

Das Kupfer des Substrates wird geätzt unter Verwendung von Neutra-Etch V-1.(von der ShipIy company Inc.).Die Temperatur der Ätzlösung beträgt 52°C und der pH ist 7,5 (bei 25°C).

Der Leiterteil (einschließlich der Elektroden) wird durch den zuvor erwähnten Zinn-Nickel-Film geschützt. Das Kupfer wird geätzt und als Ergebnis der Ätzung wird der Zinn-Nickel-Musterfilm, der als Widerstandselement dient, freigelegt.

Nach dem Reinigen wird getrocknet. Dann wird ein Lötüberzug auf die Widerstandsregion aufgedruckt und dann wird erhitzt. Auf diese Weise erhält man eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen.

Die Eigenschaften der Widerstandselemente werden nachfolgend angegeben.:

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Blattwiderstandswert: 300 Sl/ α

Widerstandstemperaturkoeffizient :

Feuchtigkeitsbeständigkeit : ·

Wärmebeständigkeit beim Löten:

(innerhalb 5 % veränderlich)

+70 ppm/ C oder weniger (Temperaturbereich -65 bis +125⁰C)

+0,7 oder weniger
(Veränderung des Widerstandes in 240 Stunden bei einer Temperatur von 40°C und einer relativen Feuchtigkeit von 95%, und ohne Beladung)

+0,7 % oder weniger
(Widerstandsveränderung in Prozent nach dem Eintauchen in ein Lötbad bei einer. Temperatur von 26O°C während 20 Sekunden).

Seispiel 2

Ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung, die Widerstandsmusterfilme hat mit unterschiedlichen Blattwiderständen wird hergestellt, und die Schaltungsplatte mit Widerstandselementen wird wie folgt behandelt:

Ähnlich wie im Beispiel 1 wird eine Kupferfolie nach dem Plattieren aus einem Plattierungsbad entnommen und gespült. Dann wird der Photowiderstand in üblicher Weise entfernt und es wird nochmals gespült und getrocknet. Dann wird in ähnlicher Weise wie vorher ein Photowiderstand auf die Einheit aufgebracht und dann wieder getrocknet.

Die Einheit wird dann durch ein zweites photographisches Negativ für das Widerstandsmuster, welches vorher hergestellt worden war, belichtet und mit einer spezifischen Entwicklungslösung entwickelt unter Freilegung der Oberfläche der Kupferfolie in Form eines Widerstandsmusters der gewünschten Stelle. Die so behandelte Einheit wird gespült

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und dann mit entionisiertem Wasser gereinigt. Anschliessend wird eine zweite Plattierung mit dem Plattierungsblatt, wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Man erhält einen Widerstandsfilm mit einem Blattwiderstand von 100 .Π/Ρ unter den Bedingungen, daß die Stromdichte

0,1 A/cm beträgt und die Plattierungszeit 180 Sekunden.

Nach dem Plattieren wird die Einheit ausreichend gespült und der zurückgebliebene Photowiderstand wird entfernt. Dann wird die Einheit mit heißem Wasser gespült und mit entionisiertem Wasser gereinigt. Anschließend trocknet man. Ähnlich wie in Beispiel 1 wird der isolierende Träger mit der so behandelten Einheit verbunden. Man erhält als Ergebnis ein Schaltungssubstrat mit Widerstandselementen, bei dem zwei Widerstandsmusterfilme mit Blattwiderständen von 100 -Ω/^α und 300 iX/a gebildet wurden. Dann wird ähnlich wie vorher beschrieben, das Kupfer geätzt und eine Deckbeschichtung für die Widerstandsregionen wird durchgeführt unter Ausbildung einer Platte mit einer Schaltung mit Widerstandselementen. Die Eigenschaften der Widerstandselemente mit einem Blattwiderstand von 300 Cl/ü sind die gleichen, wie vorher angegeben. Die Eigenschaften der Widerstandselemente, die man durch die zweite Plattierung erhalten hat, sind die folgenden:

Blattwiderstandswert: 100 ü/a (Veränderung * 5 %

oder weniger) Widerstandstemperaturkoeffizient: + 60 ppm/°C oder weniger

(Temperaturbereich -65 bis +125⁰C)

FeuchLigkeiLsbe-

ständigkeit: +0,4 % oder weniger

(Widerstandsveränderung in % in 240 Stunden bei einer Temperatur von 40°C, einer relativen Feuchte von 95 und ohne Beladung)

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Wärmebeständigkeit

beim Löten: +0,3 % oder weniger

(Widerstandsveränderung in Prozent nach dem Eintauchen in ein Lötbad bei einer Tem-. peratur von 26O°C während 20 Sekunden).

Beispiel 3

Ein' Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen, dessen Leiterteiloberfläche (einschließlich Elektroden) mit Gold plattiert ist, wird wie folgt hergestellt:

Auf beiden Oberflächen einer, Kupferfolie wird ein Zinn-Nickel-Muster durch Plattieren aufgebracht. Die so hergestellte" Einheit wird gespült und getrocknet. Ohne Entfer^- nung des zurückbleibenden Photowiderstandes.wird ein Maskierungsklebeblatt (SPV Nr. 224 von der Nitto Denki Kogyo K.K.) auf die Oberfläche der Einheit, auf vrelcher der Widerstandsmusterfilm gebildet worden war, fixiert. Die so behandelte Einheit wird mit einer Reinigungslösung (Neutra-Clean 68) drei Minuten behandelt. Dann wird sie gespült und 30 Sekunden in eine Glättungslösung (Japan Metal Finishing Company Ltd. Enplalate AD-485) gelegt und wieder gespült. Anschließend wird sie 30 Sekungen in 10 %-ige Schwefelsäure getaucht und dann gespült. Nach dem Spülen mit entionisiertem Wasser wird sie unter folgenden Bedingungen mit Gold plattiert.

Plattierbad: Temperex 401
(hergestellt von Nippon Elektroplatin Engineers K.K.)

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_ on _

■ if

Elektrolysebedingungen;

Temperatur:	57°C
pH:	6,0 (25°C)
Stromdichte:	0,5 A/dm²
Rührung: "	ja
Anode:	unlöslich

Nach Beendigung der Goldplattierung wird die Einheit gründlich gespült und der zurückgebliebene Photowiderstand und das Maskierungsblatt werden in üblicher Weise entfernt. Die Einheit wird dann wiederum gründlich gespült und getrocknet. Dann wird ein isolierender Träger mit der Oberfläche der Einheit, auf welcher der Widerstandsmusterfilm gebildet worden war, vereint. Man erhält so ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen, in dem der Film aus dem Leitfähigkeitsmuster mit Gold plattiert ist. Dieses Substrat mit einer gedruckten Schaltung kann in eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen in gleicher Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, .überführt werden.

Beispiel 4 . .

In ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 wird eine Kupferfolie (bedeckt mit einem Photowiderstand mit Ausnahme des Widerstands- und Leitermusterteiles) deren Oberfläche in Form eines Widerstandsmusters und in Form eines Leitfähigkeitsmusters (einschließlich Elektroden) freiliegt, mit einer Reinigungslösung (Neutra-Clean der Shiply Company Inc.) und mit 20 %-iger Salzsäure behandelt. Anschließend wird die Einheit gespült und dann mit entionisiertem Wasser ge-

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waschen. Die freiliegenden Kupferteile der Einheit werden unter folgenden Bedingungen plattiert:

Zusammensetzung des Plattierungsbades

KAu(CN)₂	17,5 g/l	Elektrolysebedingungen	55°C
Caliumcitrat (K₃C₆O₇H₂O)	70 g/l	Temperatur:	6,0 (25°C)
Zitronensäure	18 g/l	pH:	0,03 A/dm²
Stromdichte:	durchgeführt
Rührung:	Platin beschichtetes Aluminiumnetz
Anode:

Plattierungszeit: 150 Sekunden

Nach Beendigung des Plattierungsverfahrens wird in ähnlicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit WiderStandselementen erhalten. Anschließend wird das Substrat mit der gedruckten Schaltung in eine Platte mit einer Schaltung mit Widerstandselementen in gleicher Weise wie vorher angegeben hergestellt.

In diesem Beispiel dient der Goldplattierungsfilm nicht nur als Widerstandsmusterfilm sondern auch als ätzbeständiger Schutz für den Leiterteil (einschließlich Elektroden).

Es ist offensichtlich, daß der Goldplattierungsfilm der nicht als Widerstandsfilm verwendet werden kann bei den üblichen Verfahren wegen seiner schwierigen Ätzbarkeit, beim erfindungsgemäßen Verfahren anwendbar ist. Die Eigenschaften der erhaltenen Schaltungsplatte sind nachfolgend angegeben :

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Blattwiderstand:

Widerstandstemperaturkoeffizient :

Feucht'igkeitsfestigkeit:

Wärmebeständigkeit beim Löten: 200 -Q./0 (Veränderung - 5 % oder weniger)

+ 70 ppm/°C oder weniger (Temperaturbereich -65 bis +125⁰C)

+0,5 % oder weniger (Widerstandsveränderung in Prozent während 24O°Stunden bei einer Temperatur von 40⁰C, einer relativen Feuchte von 95 % und ohne Beladung)

+0,7 % oder weniger (Widerstandsveränderung in Prozent nach dem Eintauchen in ein Lötbad bei einer Temperatur von 240 ⁰C während 20 Sekunden)

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, ■³⁰~

Leerseite

Claims

DR. ING. l·. KOFrAIANN (1930-197i) . D I PL.-I N G. W. EITLE · DR. RCR. ΝΛΤ. K. HOFFMAN N · Dl PL.-I N C. V/. LEH N

O Πα.-I N G. K. FDCHSLF · DK. RER. NAT. E. HAN S E K ARAL¹CLLASTKASSEd(StERNHAUS) . D-8003 MO N CH EN 61 · TEL £FO N JOW) 91108/ ■ TELEX 05-'/Ml? (PATH L)

31 335 o/fi

Kitto Electric Industrial Co.,Ltd. Ibaraki-sbi/Japan

Substrat für eine gedruckte Schaltung

mit Widerstandselementen

Patentansprüche

Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandseiementen, gekennzeichnet durch eine Schicht aus einem hochleitfähigen Material und einem isolierenden ■Träger, wobei die Schicht aus dem hochieitfähigen Material in vorbestimmten- örtlicher Zuordnung einen Widerstandsmusterfilm bzw. einen Leitfähigkeitsmusterfilm an den gegenüberliegenden Oberflächen trägt und die Schicht aus dem hochleitfähigen Material mit wenigstens einer Oberfläche des isolierenden Trägers durch den Wideirstandsmusterfilm verbunden ist.

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— 2 — ORIGINAL INSPECTED
2. Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandse.lementon gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus dem Widerstandsmuster aus einem metallischen Material besteht, das antikorrosiv gegenüber Ätzlösungen, die zum Ätzen des hochleitfähigen Material der Schicht aus dem hochleitfähigem Material verwendet wird, ist.
3. Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsmusterfilm und der Leitfähigkeitsmusterfilm aus dem gleichen metallischen Material hergestellt worden sind, das antikorrosiv gegenüber einer Ätzlösung ist, wie sie zum Ätzen des hochleitfähigen Materials . der Schicht aus einem hochleitfähigen Material verwendet wird.
4. Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus dem Widerstandsmuster und der Film aus dem Leitfähigkeitsrauster aus unterschiedlichen metallischen Materialien bestehen, die antikorrosiv gegenüber Ätzlösungen sind, die zum Ätzen des hochleitfähigen Materials der Schicht aus hochleitfähigem Material verwendet wird. .
5. Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsmusterfilm und der Leitfähigkeitsmusterfilm durch Plattieren gebildet werden.

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6. Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstand£<muste3:f ilm durch Drucken eines Widerstandsmaterials gebildet wird, während der Leitermusterfilm gebildet wird durch Plattieren, mit einem metallischen Material welches antikorrosiv gegenüber einer Ätzlösung ist, die verwendet wird zum Ätzen des hochieitfähigen Materials der Schicht aus einem hochleitfähigen Material.

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