DE3102482C2

DE3102482C2 - Verfahren zur Herstellung eines mit einer Schutzschicht überzogenen Keramiksubstrats

Info

Publication number: DE3102482C2
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: 1982-10-14
Also published as: DE3102482A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist schon seit langem bekannt, beispielsweise aus der US-PS 36 93 252, schädliche Umgebungseinflüsse, insbesondere Luftfeuchtigkeit, an der Einwirkung auf leitende Schichten und auf mit diesen verbundene Bauelemente, wobei die Schichten z. B. mit Hilfe von Siebdruckverfahren auf Keramiksubstraten hergestellt worden sind, dadurch zu hindern, daß zumindest in den Bereichen des Substrates, in denen solche leitenden Schichten b;:w. Bauelemente vorhanden sind, ein z. B. aus Silikon bestehender Überzug vorgesehen wird. Ein derartiger Überzug verhindert jedoch auch, daß ζ. Β. zum Zwecke von Reparaturarbeiten an den leitenden Schichten noch gelötet werden kann. Zwar ist hierzu in der US-PS 36 93 252 vorgesehen, den Überzug in Gestalt eines vorgeformten Gebildes auf das Substrat aufzubringen, wobei Oberflächenbereiche ausgespart werden, in denen später noch Lötarbeiten erforderlich sind. Dabei bleiben aber dann diese Bereiche ohne Schutz.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe es möglich ist, sämtliche leitenden Flächen bzw. Bauteile mit einem schützenden Überzug zu versehen, und trotzdem noch nach dem Aufbringen der · Schutzschicht an leitenden Schichten des Substrates Lötarbeiten auszuführen.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser eo Aufgabe aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, daß Keramiksubstrate in gleicher Weise, wie z. B. Textilien oder Leder hydrophob imprägniert werden können, und daß die auf diese Weise geschaffene Schutzschicht trotz ihrer geringen Dicke von < ca. 1 um voll wirksam ist, d. h. insbesondere den schädlichen Einfluß von Feuchtigkeit auf leitende Schichten sicher unterbindet, so daß insbesondere zu Kurzschlüssen und Ausfällen führende Materialwanderungen von Silber und Palladium verhindert werden, und deshalb relativ kleine Zwischenräume zwischen gegeneinander zu isolierenden leitenden Schichten, die nebeneinander auf dem Substrat angeordnet sind, vorgesehen 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. 120° bis 180° 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 Paste anschließend eingebrannt worden ist, wobei die organischen Losungsmittel der Paste verdampfen und mit dem Substrat verbundene leitende Schichten entstehen. Diese Schichten können ζ. 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 Widerstandsschichten 23 kontaktieren.

Um eine Veränderung der erwünschten Schaltungs-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 Methy !polysiloxanen, Methylwasserstoff polysiloxanen 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 £.uch hervorragend dazu geeignet sind, mit Schaltur.gskonfigurationen versehene Keramiksubstrat-Oberflächen in gleicher Weise zu »Imprägnieren«.

Hierzu reicht es völlig aus, eine ein- bis zvveiprozentige 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 μίτι 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 Aniöten 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Keramiksubstrats, das zumindest in Teilbereichen seiner Oberfläche elektrisch leitende Schichten bzw. mit solchen Schichten verbundene Bauelemente aufweist und zumindest in solchen Bereichen mit einer Schutzschicht überzogen ist, deren wesentlicher Bestandteil Methylpolysiloxane, Methylwasserstoffpolysiloxane oder ein Gemisch dieser Stoffe ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Siloxane in Form einer ca. 1 bis 2%igen Lösung auf das mit der fertigen Konfiguration der leitenden Schichten bzw. mit den Bauelementen versehene Substrat aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siloxane einem zur Reinigung des Substrates vorgesehenen Lösungsmittel zugesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Fluorkohlenstoff vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate nach dem Aufbringen der Siloxanschicht während einer Zeitspanne von ca. 2 bis 15 min auf ca. 120^c bis 180° C erhitzt werden.