DE3102482A1

DE3102482A1 - Verfahren zur herstellung eines mit einer schutzschicht ueberzogenen keramiksubstrats

Info

Publication number: DE3102482A1
Application number: DE19813102482
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Phys. 8135 Söcking Wehnelt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1981-01-26
Publication date: 1982-08-05
Also published as: DE3102482C2

Description

Mit einer Schutzschicht überzogenes Keramiksubstrat und
Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein Keramiksubstrat, das zumindest in Teilbereichen seiner Oberfläche elektrisch leitende Schichten aufweist und zumindest auf den mit solchen Schichten versehenen Seiten mit einer Schutzschicht überzogen ist und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrates.
Es ist schon seit langem bekannt, schädliche Umgebungseinflüsse, insbesondere Luftfeuchtigkeit, an der Einwirkung auf leitende Schichten, die z.B. mit Hilfe von Siebdruckverfahren und nachfolgendem Einbrennen auf Keramiksubstraten hergestellt worden sind und die vorwiegend aus Silber und/oder Palladium bestehen, dadurch zu hindern, daß das Substrat zumindest auf der Seite, auf der solche leitenden Schichten vorhanden sind, mit einer z.B. aus Kunstharz bestehenden Schutzschicht versehen wird. Derartige Uberzüge verhindern jedoch auch, daß z.B. zum Zwecke von Reparaturarbeiten an den leitenden Schichten noch gelötet werden kann.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Keramiksubstrat der eingangsgenannten Art zu schaffen, bei dem auch noch nach dem Aufbringen der Schutzschicht an leitenden Schichten des Substrates, die von der Schutzschicht überzogen sind, Lötarbeiten ausgeführt werden können.
Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß als wesentlicher Bestandteil der Schutzschicht Methylpolysiloxane, Methylwasserstoffpolysiloxane oder ein Gemisch dieser Stoffe vorgesehen ist und daß die Schicht eine Dicke von r ca. 1 Fm aufweist.
Auf diese Weise wird eine trotz ihrer geringen Dicke voll wirksame, d.h. insbesondere den schädlichen Einfluß von Feuchtigkeit auf die leitenden Schichten wirksam unterbindende Schutzschicht geschaffen, so daß insbesondere zu Kurzschlüssen und Ausfällen führende Materialwanderungen von Silber und Palladium verhindert und deshalb relativ kleine Zwischenräume zwischen gegeneinander zu isolierenden leitenden Schichten, die nebeneinander auf dem Substrat angeordnet sind, vorgesehen werden können.
Im Rahmen vorliegender Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Keramiksubstrates vor, daß die Siloxane in Form einer ca. 1 bis 2 % Lösung auf das mit der fertigen Konfiguration der leitenden Schichten versehene Substrat aufgebracht werden.
Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß Keramiksubstrate in gleicher Weise wie z.B. Textilien oder Leder hydrophob imprägniert werden können.
Im Rahmen der Erfindung kann weiter vorgesehen sein, daß die Siloxane einem zur Reinigung des Substrates vorgesehenen Lösungsmittel zugesetzt werden.
Auf diese Weise ist zur Imprägnierung der Substrate kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich, da die Substrate in aller Regel ohnehin im Zuge des Herstellungsprozesses einem Waschvorgang unterzogen werden müssen.
Dabei hat dieses Aufbringen der Schutzschicht auch noch den Vorteil, daß bei nachfolgender Handhabung der Substrate, keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen, wie z.B.
die Verwendung von Handschuhen, zur Verhinderung einer Verschmutzung der Substrate z.B. durch Handschweiß mehr erforderlich sind.
Als vorteilhaftes Lösungsmittel für die Siloxane ist insbesondere Fluorkohlenstoff geeignet, da dieser zugleich als brauchbare Waschflüssigkeit für Keramiksubstrate verwendet werden kann.
Schließlich ist im Rahmen der Erfindung noch vorgesehen, daß die Substrate nach dem Aufbringen der Siloxanschicht während einer Zeitspanne von ca. 2 bis 15 min auf ca.
1200 bis 1800 erhitzt werden.
Auf diese Weise werden die die Schutzschicht bildenden Siloxane kondensiert und dadurch die Schutzschicht noch weiter stabilisiert.
Anhand einer Figur wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung noch näher erläutert.
Die Figur zeigt in einer Ansicht von oben ein plättchenförmiges Keramiksubstrat 1, mit rechteckförmigem Umriß.
Auf einer seiner großen Oberflächen ist das Substrat mit leitenden Schichten 2 versehen, die z.B. dadurch erzeugt worden sind, daß das Substrat in denjenigen Oberflächenabschnitten, die mit der leitenden Schicht versehen werden sollen, z.B. mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens mit einer Silber und/oder Palladium enthaltenden Paste bedruckt und die auf das Substrat 1 aufgebrachte Pasteanschließend eingebrannt worden ist, wobei die organischen Lösungsmittel der Pasteverdampfen und mit dem Substrat verbundende leitende Schichten entstehen. Diese Schichten können z.B. Leiterbahnen 21 bilden oder Elektrodenflächen 22, wobei z.B. unterhalb der Elektrodenflächen 22 vorhandene weitere Elektrodenflächen, die gegenüber den in der Figur sichtbaren Elektrodenflächen 22 durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, vorgesehen sein können und dadurch Kondensatoren gebildet werden können. Andere Leiterbahnen 21 können Widerstands schichten 23 kontaktieren.
Um eine Veränderung der erwünschten SchaltÜngs-Parameter zu verhindern, muß das Substrat mit den auf diesem befindlichen leitenden Schichten, d.h. mit der in Schichtschaltungstechnik auf dem Substrat erzeugten Schaltungsstrukturen, u.a. gegen schädliche Umwelteinflüsse, insbesondere Luftfeuchtigkeit, geschützt werden.
Hierzu ist vorgesehen, zumindest die mit der Schaltungskonfiguration versehene Seite des Substrates mit einer Schutzschicht zu überziehen, die aus Methylpolysiloxanen, Methylwasserstoffpolysiloxanen oder aus einem Gemisch dieser genannten Stoffe besteht.
Diese Stoffe sind an sich schon zur hydrophoben Imprägnierung von Textilien oder von Leder und dergleichen bekannt.
Es hat sich gezeigt, daß diese Stoffe auch hervorragend dazu geeignet sind, mit Schaltungskonfigurationen versehene Keramiksubstrat-Oberflächen in gleicher Weise zu ~Imprägnieren".
Hierzu reicht es völlig aus, eine ein- bis zweiprozentige Lösung eines solchen Imprägniermittels zu verwenden und diese Lösung z.B. durch Aufsprühen oder mit Hilfe eines Tauchverfahrens auf das Substrat aufzubringen.
Vorteilhaft ist es, wenn nach dem Aufbringen des Imprägniermittels das Substrat während einer Zeitspanne von 2 bis 15 min auf ca. 120 bis ca. 180° erhitzt wird. Hierdurch kondensiert, d.h. verharzt, das Imprägniermittel und bildet an der Oberfläche des Substrates einen stabilen ca. 1 Mm dicken Film, der das Substrat sicher vor der schädlichen Einwirkung von Luftfeuchtigkeit schützt.
Eine solche Kondensation des Imprägniermittels kann aber auch durch ein- bis zweiwöchiges Lagern der imprägnierten Keramik bei Zimmertemperatur erreicht werden.
Eine auf diese Weise aufgebrachte Schutzschicht hat u.a.
den Vorteil, daß z.B. das Anlöten von Anschlußorganen an die Leiterbahnen 21 auch noch nach dem Imprägnieren des Substrates vorgenommen werden kann, da ohne weiteres sowohl durch das kondensierte als auch durch das noch nicht kondensierte Imprägniermittel hindurch gelötet werden kann.
Das Substrat kann also im Zuge der Herstellungsschritte schon frühzeitig imprägniert werden, wodurch es während weiterer Fertigungsschritte unkompliziert gehandhabt werden kann, ohne daß eine Verschmutzung befürchtet werden muß.
Neben der Imprägnierung kann auch die zur Kondensierung des Imprägniermittels vorgenommene Erhitzung des Substrates unschwierig mit einem ohnehin erforderlichen Fertigungsschritt verbunden werden, z.B. kann das Imprägniermittel ohne weiteres einem Waschmittel zugesetzt werden, das zur Reinigung der Substratoberfläche nach dem Einbrennen der Leiterschichten verwendet wird und die zur Kondensation erforderliche Erhitzung des Substrates kann vorteilhaft während der Erwärmung des Substrates zur Aushärtung von harzartigen Umhüllungsmassen erfolgen, in die das Substrat z.B. eingebettet wird, um das Substrat vor mechanischen Beschädigungen zu schützen.
5 Patentansprüche 1 Figur Leerseite

Claims

Patentansprüche QKeramiksubstrat, das zumindest in Teilbereichen seiner berfläche elektrisch leitende Schichten aufweist und zumindest auf den mit solchen Schichten versehenen Seiten mit einer Schutzschicht überzogen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als wesentlicher Bestandteil der Schutzschicht Methylpolysiloxane, Methylwasserstoffpolysiloxane oder ein Gemisch dieser Stoffe vorgesehen istund daß die Schicht eine Dicke von S ca. 1 Em aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Keramiksubstrates nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Siloxane in Form einer ca. 1 bis 2 % Lösung auf das mit der fertigen Konfiguration der leitenden Schichten versehene Substrat aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Siloxane einem zur Reinigung des Substrates vorgesehenen Lösungsmittel zugesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ~daß als Lösungsmittel Fluorkohlenstoff vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Substrate nach dem Aufbringen der Siloxanschicht während einer Zeitspanne von ca. 2 bis 15 min auf ca. 1200 bis 1800 erhitzt werden.