FR2491715A1

FR2491715A1 - Circuits a conducteur de cuivre en film epais et leur procede de fabrication

Info

Publication number: FR2491715A1
Application number: FR8118676A
Authority: FR
Inventors: Charles C Y Kuo
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1982-04-09
Also published as: GB2085235A; GB2085235B; FR2491715B1; US4316942A; DE3139750A1; DE3139750C2

Abstract

CIRCUITS A CONDUCTEURS DE CUIVRE EN FILM EPAIS ET LEUR PROCEDE DE FABRICATION. L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR PRODUIRE UN CIRCUIT EN FILM EPAIS 30 COMPRENANT UN MOTIF CONDUCTEUR DE CUIVRE 19, CE QUI ELIMINE LES METAUX PRECIEUX HABITUELS. UNE PEINTURE DE CUISSON 16 CONTENANT UNE FRITTE DE VERRE EST APPLIQUEE SUR UN SUBSTRAT NON CONDUCTEUR 18 ET CUITE ET OXYDEE A UNE TEMPERATURE DE 850-950 C. EN MEME TEMPS, LA PEINTURE 16 EST LIEE AU SUBSTRAT 18. PUIS, ON APPLIQUE UNE PEINTURE DE RESISTANCE 20 EN LA FAISANT DEBORDER SUR LE MOTIF CONDUCTEUR DE CUIVRE 19 CUIT A L'AIR ET ON LA CUIT A 850-950 C. ON CUIT ALORS L'ENSEMBLE EN ATMOSPHERE REDUCTRICE A UNE TEMPERATURE DE 260-450 C, AFIN DE REDUIRE LE CUIVRE OXYDE.

Description

L'invention est relative à des conducteurs en film épais qui éliminent la

nécessité de conducteurs en métaux précieux. Ainsi, le cuivre, métal moins coûteux ou

assez facile à se procurer, est utilisé en tant que conduc-

teur et un tel matériau, lorsqu'il est imprimé sur un subs- trat, est utilisable avec une résistance en ruthénium qui

était jusqu'ici incompatible avec un conducteur en cuivre.

Il s'est révélé difficile de mettre au point

un procédé pour produire des conducteurs de métal non pré-

cieux en film épais sur des substrats et de combiner de tels

conducteurs en film épais à des résistances à base de ruthé-

nium. L'utilisation d'une pâte de métal non précieux, telle qu'unepâte de cuivre disponible dans le commerce, qui comprend une fritte de verre, exige une cuisson en atmosphère d'azote et un tel procédé est incompatible avec une résistance à base de ruthénium en raison (1) de problèmes d'interface tels que

séparation et (2) de variations extrêmement larges et impré-

visibles des valeurs de la résistance après cuisson. Les spé-

cialistes ont naturellement cherché avec diligence à éliminer la nécessité de conducteurs en métaux précieux, c'est-à--dire

coûteux, qui résistent bien à l'oxydation pendant la cuisson.

Dans un effort pour trouver un substitut à ces métaux précieux, il a été donné une attention particulière à l'utilisation de conducteurs métalliques à base de cuivre avec

des résistances existantes à base de ruthénium mais ces ten-

tatives ont été contrariées par le fait que le cuivre s'oxyde aux températures qui sont nécessaires pour effectuer la liaison

entre le réseau conducteur en cuivre et la surface du substrat.

En -outre, le réseau de résistance à base de ruthénium est cuit dans des conditions oxydantes, ce qui fait s'oxyder le cuivre

et affecte donc défavorablement les propriétés du conducteur.

L'une des propositions qui ont été faites en vue d'utiliser la combinaison d'un conducteur de cuivre et d'une résistance de ruthénium se trouve dans le brevet US n0 4.140.817 accordé le 20 février 1979 à John F. Brown. Ce brevet décrit à la fois un procédé et un produit pour fabriquer des conducteurs en film épais en utilisant un conducteur en cuivre et une résistance en oxyde de ruthénium. Le procédé et

le produit résultant sont obtenus en appliquant sur un subs-

trat une peinture ou pâte de cuivre qui est sans fritte et en

cuisant le cuivre à la température et pendant la durée néces-

saires pour effectuer la liaison avec le substrat en provoquant bien entendu l'oxydation habituelle du cuivre. L'oxyde de cui- vre du motif de circuit est alors réduit, puis le matériau de la résistance est déposé et cuit en atmosphère oxydante et enfin l'oxyde de cuivre de faible densité est réduit à une

température suffisamment basse pour que les propriétés résis-

tives de l'oxyde de ruthénium ne soient pas matériellement affectées. La présente invention se propose d'améliorer notablement les circuits connus à résistance en film épais en utilisant une poudre de cuivre avec une fritte de verre et un agent d'application au pochoir, qui sont peints sur un substrat céramique et cuits en conditions atmosphériques de

telle sorte que, même si le cuivre s'oxyde, il se lie au subs-

trat. Il ne reste ensuite qu'à peindre sur le substrat les circuits résistifs sous la forme d'oxyde de ruthénium ou de son équivalent et d'effectuer la cuisson, la combinaison ainsi obtenue étant alors chauffée à nouveau sous atmosphère

réductrice à une température comprise entre 260'C et 450'C.

De cette manière, il n'est exigé qu'un nombre

nettement réduit d'opérations pour former un circuit résis-

tance/conducteur en film épais puisqu'on n'utilise que trois opérations de cuisson au lieu des cinq opérations de cuisson exigées par les techniques connues. En conséquence, c'est un des buts principaux de l'invention de fournir un procédé qui soit nettement plus efficace dans son bilan énergétique, en réduisant les frais de matière et d'énergie et le temps exigé pour mettre en oeuvre le procédé en vue de produire l'objet.

De plus, étant utilisé à de plus faibles tem-

pératures pour de plus courtes périodes, le four a une durée

de vie plus longue et, en conséquence, le système a un meil-

leur rendement énergétique en termes à la fois d'énergie ther-

mique consommée par le procédé et en raison du fait que les composants de l'appareillage sont utilisables sur une plus

longue période.

La présente invention a aussi pour but de di-

minuer autant que possible le nombre des opérations de cuis-

son exigées pour produire un conducteur de cuivre et une résis -5 tance de ruthénium en réalisant le produit en trois opérations seulement mais sans détériorer en aucune façon les propriétés

des circuits résistifs.

Une autre caractéristique importante de la présente invention réside en ce que le matériau conducteur en cuivre est utilisé avec une fritte qui se distingue par son caractère non réductible en atmosphère d'hydrogène, ce qui sa permet d'effectuer la cuisson du conducteur et/liaison avec le substrat à une température beaucoup plus basse, de l'ordre de 850'C. à 950C, la cuisson se faisant dans un four pendant cinq à quinze minutes pour assurer l'adhérence. Par ailleurs,

la peinture résistive imprimée est cuite à l'air à une tem-

final pérature comprise entre 8500C et950'C et l'ensemble/conducteur de cuivre/résistance cuit à l'air est chauffé en atmosphère

réductrice à une température comprise entre 260C et 450 C.

La présente invention fournit un procédé et un produit pour former un circuit à conducteur de cuivre en film épais et à résistance. On réalise le conducteur en film épais en peignant d'abord un motif conducteur sur un substrat par utilisation d'un cuivre avec une fritte sans plomb et sans bismuth, qui est alors cuit dans l'atmosphère à une température comprise approximativement entre 8500C et 9500C et pendant une durée telle que la pâte conductrice se sèche sous la forme d'un motif conducteur dont l'épaisseur typique

est comprise approximativement entre 15,2 et 25,4 micromètres.

Bien que la composition et l'épaisseur du matériau déposé puissent varier, la pâte sèche, une fois cuite à l'air, est liée au substrat par le verre de la fritte et, après une telle cuisson, le matériau résistif, sous forme d'oxyde de ruthénium ou d'un ruthénate, est peint sur le substrat de façon à former un réseau résistif appliqué au pochoir. Le matériau résistif a la forme d'une pâte déposée, sur des parties convenablement choisies du substrat, puis séchée. L'épaisseur de la couche résistive peut varier mais

est généralement de l'ordre de 10 à 46 micromètres. Le maté-

riau oxyde de ruthénium peut varier de composition conformément

aux exemples spécifiques décrits ci-dessous.

En général, la peinture à base de cuivre et la peinture à base d'oxyde de ruthénium comprennent un véhicule ou agent d'application au pochoir dont la proportion en poids

est d'environ 15 à 35 % et qui est fait d'un polymère de mé-

thacrylate d'alkyle dissous dans un solvant tel qu'huile de pin, acétate de cellosolve, phtalate de butyle ou acétate de butyl-carbitol, etc... La peintured'oxyde de ruthénium ou de ruthénate est alors cuite à l'air et peut être chauffée

à une température comprise approximativement entre 8500 et 9500C.

Enfin, l'ensemble est cuit sous une atmosphère réductrice telle qu'hydrogène et cette cuisson finale se fait à une température comprise approximativement entre 260'C et 450'C. A ces températures; le cuivre oxydé se trouve réduit

mais, comme ces températures sont basses, l'oxyde de ruthé-

nium n'est pas notablement affecté par l'atmosphère réductrice.

Une couche ou enduit peut être placée sur la

résistance cuite à l'air,avant la cuisson en atmosphère réduc-

trice,bien que ceci ne soit pas nécessaire dans de nombreuses

applications, voire dans la plupart des applications.

Le susdit procédé de cuisson en trois étapes a pour résultat qu'il permet de former d'excellents circuits en film épais qui ont les propriétés désirables des conducteurs

en cuivre et des réseaux résistifs en oxyde de ruthénium, l'en-

semble du système éliminant l'utilisation de matériaux conduc-

teurs précieux, c'est-à-dire coûiteux, tels que palladium,

argent, or, etc...

L'invention va être exposée plus en détail ci-

après à l'ai-de des dessins annexés.

La figure 1 est un schéma illustrant, dans des cercles, les matériaux et produits mis en oeuvre dans le procédé conforme à l'invention et, dans des rectangles, les

opérations successives de ce procédé.

La figure 2 représente, en perspective, un substrat avec un circuit résistif en film épais conforme à l'invention.

249 1715

La figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3

de la figure 2, sur laquelle les pistes conductrices et résis-

tives ont été exagérées en épaisseur pour faciliter la re-

présentation. La figure 4 représente, en perspective, un substrat portant un réseau résistif en film épais conforme à l'invention, le matériau résistif ayant été protégé par

une couche rapportée.

Si l'on se reporte aux dessins et plus par-

ticulièrement aux figures 1 à 3, le procédé pour produire le circuit en film épais qui est désigné dans son ensemble par 30 met en oeuvre un substrat 18 qui est généralement en alumine.

En général, on prépare la surface de l'alu-

mine en nettoyant soigneusement cette surface pour faire dis-

paraître tous les agents contaminants qui pourraient sans cela gêner la liaison des matériaux conducteurs et résistifs

avec la base.

Puis on prépare un matériau conducteur cons-

titué essentiellement d'une peinture de cuivre 16, faite de trois composants essentiels: une fritte ou poudre de verre, sans plomb et sans bismuth,12, dont la teneur en poids n'est pas inférieure à 2 % et n'est pas notablement supérieure à %; de la poudre de cuivre 10 dont la teneur en poids

n'est pas notablement supérieure à 98 % ni notablement infé-

rieure à 80 %; et un agent d'application au pochoir 14 dont la

teneur en poids, rapportée à l'ensemble du mélange, est com-

prise entre 15 % environ et une valeur qui n'est pas notable-

ment supérieure à 35 %.

Comme schématisé en 15 à la figure 1, ces matériaux sont intimement mélangés ensemble, par exemple dans un mélangeur du genre laminoir, une importante caractéristique de l'invention consistant non seulement en ce que la fritte 12 est utilisée en combinaison avec la poudre de cuivre 10, mais que cette fritte est virtuellement exempte de plomb et de bismuth. Dans les compositions utilisées jusqu'ici, on s'est

efforcé de produire un matériau conducteur de cuivre en éli-

minant totalement la fritte mais ces tentatives étaient fon-

dées sur l'idée erronée que la fritte était un constituant

nocif. Au contraire, on vient de constater que la fritte con-

fère une propriété importante au conducteur de cuivre et c'est précisément la présence de plomb et de bismuth qui s'est avérée exercer une influence nocive. Les trois matériaux principaux décrits sont mélangés intimement de façon à former une pâte ou peinture

16 de consistance uniforme, qui est alors appliquée au subs-

trat 18 à l'aide d'un pochoir, un tel matériau étant appliqué (opération 17) de façon classique/,par exemple à l'aide d'une raclette ou de façon analogue. La pâte de conducteur est appliquée à l'aide d'un pochoir ayant une taille de mailles comprise entre et 325 unités US et d'une émulsion dont les particules sont comprises entre 0 et 25,4 micromètres afin de produire

le motif conducteur.

Le motif conducteur de cuivre, qui est dési-

gné dans son ensemble par 19 et ayant une épaisseur comprise entre 7,6 et 25,4 micromètres environ, est alors séché à une température d'environ 100'C pendant 8 à 15 minutes, puis est

cuit à l'air, comme schématisé en 22.

La cuisson s'effectue dans des conditions atmosphériques de sorte que le matériau à base de cuivre ou peinture de cuivre 16, sur le substrat 18, se transforme en

oxyde à la température de cuisson, comprise entre 8500C et 9500C.

La cuisson dure environ cinq à quinze minutes et, à sa fin, le

film a été complètement séché, cuit et lié au substrat d'alu-

mine 18.

Passant à la phase suivante, on imprime alors sur le substrat 18 une peinture de résistance 20 qui déborde sur le motif conducteur de cuivre cuit a air 191.La peinture de résistance est en général un oxyde de ruthénium ou un ruthénate et elle est appliquée à la surface d'alumine de façon à former un réseau résistif, désigné dans son ensemble par la

référence 21. Au moment de l'application, l'épaisseur du ré-

seau résistif après séchage est d'environ 7,6 - 25,4 micromères.

Un type de peinture de résistance qui a été utilisé avec profit est une composition d'oxyde de bismuth et de ruthénium que l'on peut se procurer auprès de DuPont, cette composition étant désignée par peinture n0 1251 et appelée "Birox". Le film conducteur peut se combiner aisément, dans les conditions de la cuisson, au matériau résistif à base de

ruthénium bien qu'il doive être c:ompris que d'autres combi-

naisons de matériaux de résistance et de matériaux de con-

ducteur sont applicables pour autant que les durées et tem-

pératures de cuisson se situent de façon générale dans les

gammes spécifiées ici.

Après avoir déposé le réseau résistif, dési-

gné dans son ensemble par 21, on sèche le matériau de résis-

tance 20 à une température comprise entre 1000C et 1500C en-

viron, puis on le cuit à une température comprise entre 8500C

et 9500C de toute manière habituelle (opération 24).

A ce moment, le réseau conducteur de cuivre 19 est oxydé et c'est une importante caractéristique de la présente invention que l'opération suivante réduise l'oxyde de cuivre de façon qu'il agisse en réseau conducteur mais sans an nuler ou affecter notablement la valeur de la résistance du

réseau résistif, produit par les résistances à base de ruthé-

nium. en 25, Comme indiqué à la figure 1 l'opération final est de cuire l'ensemble maintenant fait du substrat 18, du

motif conducteur de cuivre cuit à l'air 19 et du réseau résis-

tif 21, dans une atmosphère réductrice d'hydrogène et à une

température comprise entre 2600C et 4500C. L'effet de la cuis-

son en atmosphère réductrice, à cette température et pour cette durée, est de réduire le cuivre oxydé dans le motif conducteur En cas de besoin, les résistances peuvent être protégées par une couche 40 (voir la figure 4) qui est destiné< à empêcher la réduction des résistances à base de ruthénium, mais ceci n'est pas toujours exigé et peut n'être employé qu'ex

cas de besoin.

Le produit résultant est un circuit en film épais 30 ayant d'excellentes propriétés et analogue au point

de vue du fonctionnement aux systèmes conducteurs utili-

sant des métaux précieux, c'est-à-dire argent, platine, or,

palladium, soit seuls, soit en combinaison avec d'autres ma-

tériaux et utilisés en combinaison avec des matériaux résis-

tifs tels qu'oxyde de ruthénium.

La présente invention produit un circuit en film épais sur un substrat, mais sans exiger de constituants en métal précieux ni sans exiger un procédé typique en cinq

opérations comme enseigné par l'état de la technique.

Par conséquent, on a besoin de beaucoup moins d'énergie pour produire l'article et pour mettre en oeuvre le procédé décrit. On obtient une utilisation plus efficace des fours et chambres de chauffage étant donné que de plus basses températures sont exigées, que la durée des opérations est raccourcie et que le nombre de celles-ci est considérablement réduit. L'invention deviendra encore plus claire à

l'examen des exemples spécifiques de mise en oeuvre qui sui-

vent. Les peintures de cuivre commerciales telles que DuPont n0 9922 et 9923, qui conviennent bien à la cuisson dans une atmosphère inerte telle que l'azote ne peuvent être cuites sous hydrogène en raison de la perte d'adhérence qui

en résulte entre le film de cuivre et le substrat. En géné-

ral, les conducteurs de cuivre du commerce contiennent de

substantielles quantités de PbO et/ou de Bi2 03 qui sont uti-

les pour faire des verres à bas point de ramollissement et pour améliorer la soudabilité mais qui sont instables dans des atmosphères à faible teneur en oxygène. En vue de faire des frittes à point de ramollissement raisonnablement bas sans PbO et/ou Bi203, les verres aux borates ou borosilicates contenant les terres alcalines (Ba, Sr, Ca, Mg) sont stables dans les -conditions requises et peuvent être utilisés. De l'alumine peut être incorporée à ces verres pour améliorer la durabilité chimique et inhiber la dévitrification. On peut utiliser d'autres oxydes non réductibles sous7atmosphère

d'hydrogène, tels que Na20, K20, Li2O, ZnO, etc...

L'agent d'application au pochoir utilisé dans la confection dela peinture de cuivre est de préférence un polymère ou copolymère de méthacrylate d'alkyle. La résine utilisée le plus souvent pour confectionner des peintures en film épais est l'éthylcellulose. Ce sont les polymères ou copolymères de méthacrylate d'alkyle qui fournissent les

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meilleurs résultats. Les solvants utilisés pour la résine peuvent être, de façon typique, l'huile de pin, l'acétate

de cellosolve, le phtalate de butyle, ou l'acétate de butyl-

carbitol, etc...

Les exemples et comparaisons qui suivent ser- vent à illustrer l'invention. Les frittes de verre sont exemptes de plomb et de bismuth et les matériaux inorganiques utilisés dans ces expériences ont tous des particules dont

les dimensions moyennes sont comprises entre 0,5 et 10 micro-

mètres. Comme exemples typiques des agents d'application au pochoir utilisés dans ces exemples, on peut citer le polymère de méthacrylate dissous dans de l'huile de pin. Le pourcentage de l'agent d'application au pochoir dans la peinture est de à 35 % environ, en fonction de la viscosité exigée pour l'application. Dans les exemples qui suivent, les quantités

des matières sont indiquées en pourcentages en poids.

Les frittes de verre utilisées pour confection-

ner des peintures de cuivre sont énumérées dans le tableau I.

TABLEAU I

COMPOSITION DE LA FRITTE DE VERRE (En Poids) Constitu- Verre Verre Verre Verre Verre ant du Verre A B C D E SiO2 25 5 33,5 15 20

B203 25 40 17,4 30 20

Na2 CO3 20 10 9,4 15 20 Li2 CO3 5 -- 9,5 15 20 BaO 5.. ... _ CuO 3.. ... _

ZnO 4 40 -- 5 --

A1203 5 5 22,8 5 5

TiO2 8. . ....

MgCO3. __ 7,4 5 5 CaCO3.. . _ 10 10

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Les résultats des essais effectués avec les peintures de cuivre qui sont faites à l'aide des frittes de verre énumérées au tableau I sont donnés aux tableaux II, III et IV. Dans la prem-ière colonne de ceux-ci, "P" signifie

"Peinture" et, dans la deuxième colonne, "V" signifie "Verre".

TABLEAU II

1 2 3

Rapport 950'C dans l'air Recuit à 370'C,

Cu/V. 93%{N2/7%.

Cou- Adhé- Cou- Adhé-

leur rence leur rence P.1 55 Cu/15V.A Gris >1 még 3onne Cuivre 0,016 3onne Noir ohm P.2 85 Cu/15V.B Gris '1 még Bonne Cuivre 0,013 Bonne Noir ohm P.3 35 Cu/15V.C Gris -1 még Bonne Cuivre 0,013 Bonne Noir ohm P.4 85 Cu/15V.D Gris >1 még Très Cuivre 0,02 Très Noir ohm Bonne Bonne P.5 J5 Cu/15V.E Gris >1 még Très Cuivre 0,02 Très Noir ohm Bonne Bonne 7.6 80 Cu/20V.D Gris >1 még Très Cuivre 0,04 Très Noir ohm Bonne Bonne P.7 30 Cu/20V.E Gris >1 még Très Cuivre 0,04 Très Noir ohm Bonne Bonne P.8 90 Cu/10V.D Gris >1 még Très Cuivre 0,010 Très Noir ohm Bonne Bonne P.9 90 Cu/1OV.E Gris >1 még Très Cuivre 0,015 Très Noir ohm Bonne Bonne TABLEAU III (a) l 2 3 Rapport Recuit à 310 C, Cu/V. 850 C dans l'air

Cul/V. 93%J. /7%F.

P. Couleur Adhé- Cou- Adhérence _rence leur

P.11 100 Cu/OV. Gris Très mé- Cuivre 0,005 Très mé-

diocre diocre P.1 85 Cu/15V.A Gris Bonne Cuivre 0,02 Bonne Noir P.2 85 Cu/15V.B Gris Bonne Cuivre 0,018 Bonne Noir P.4 85 Cu/15V.D Gris Bonne Cuivre 0,025 Bonne Noir 1 1l TABLEAU III (b)

1 2 3

P. Rapport 950 C dans l'air Recuit à 310 C Cu/V. 93%7.2/7%11H2 Couleur Adhé- Cou- J/ Adhérence rence leur P.11 100 Cu/O V. Gris Médio- Cuivre 0, 006 Médiocre cre P.1 85 Cu/15 V.A Gris Très Cuivre 0,019 Très Noir Bonne Bonne P.2 85 Cu/15 V.B Gris Très Cuivre 0,015 Très Noir Bonne Bonne P.4 85 Cu/15 V.D Gris Très Cuivre 0,021 Très Bonne Bonne La peinture 11 est une peinture de cuivre sans fritte utilisée aux fins de comparaison et, comme on peut le constater à l'examen du tableau III, l'adhérence est médiocre après cuisson à 850 C ou 950 C dans l'air, pendant dix minute

TABLEAU IV

La température minimale exigée pour réduire le cuivre oxydé en conducteur de cuivre est de 260 C et la teneui

minimale d'hydrogène requise est de 2 %.

La peinture de résistance particulière était fa: d'oxyde de bismuth et de ruthénium, dénommé "Birox" par la Soi té DuPont. Après que la peinture résistive a été appliquée sui

1 2 3

P. Rapport 59O C Recuit à 370 C Cu/V. dams Cu/V. l'air 93%H2/7%H2 V'air

Adhérence Couleur JL/o Adhérence Souda-

bilité P.12 98 Cu/2 V.D Bonne Cuivre 0,011 Bonne Bonne P.13 96 Cu/4 V.D Bonne Cuivre 0,011 Bonne Bonne P.14 94 Cu/6 V.D Bonne Cuivre 0,012 Bonne Assez Bonne/ Bonne P.15 92 Cu/8 V.D Bonne Cuivre 0,012 Bonne Assez Bonne/ Bonne substrat de façon à déborder sur la peinture de cuivre cuite à l'air n 12 du tableau IV et séchée à 125 C pendant dix minutes, puis cuite à l'air à 850 C pendant dix minutes environ, comme le recommande DuPont en vue d'obtenir une résistance en feuille de 100 kiloohms par carré, l'ensemble, une fois recuit en at-

mosphère composée de 93%N2/7%H2 à 370 C pendant 20 minutes, four-

nit une résistance en feuille de 100 kiloohms par carré.

Les formules commerciales de résistances à base de ruthénium dans lesquelles les agents réducteurs n'ont aucun effet sur les propriétés de résistance sont décrites dans un mémoire présenté à la Electronic Components Conference de 1972, par la Division Cermalloy de Bala Electronics Corporation et intitulé "Characteristics of a High Performance 50ppm Resistor System ". Dans le mémoire de 1972 de l'Electronic Components

Conference, le système Cermalloy de résistance au ruthénium va-

rie de 0,1 à 0,3 % après exposition à un gaz formateur-à 85%N2/

%H2, pendant 24 heures à 375 C.

Le système de résistance Engelhard au ruthénium, désigné par A3005, A3006, A3107, a été recuit sous 93%N2/7%H2 à 350 C pendant 15 minutes et les variations de résistance sont inférieures à 0,2 % en moyenne; et à 400 C pendant 15 minutes,

les variations de résistance sont de 0,5%, 0,7% et 1,5% res-

pectivement. Ces changements ne sont pas plus grands que ce qui est attendu pour le même traitement à l'air comme décrit par

Cermalloy dans la publication de 1972.

En fonctionnement, le substrat d'alumine 18 est d'abord nettoyé, la peinture fritte-cuivre-agent d'application au pochoir 16 est alors mélangée uniformément, la fritte 12

étant virtuellement exempte de plomb et de bismuth comme dé-

crit ci-dessus, et la pâte est alors appliquée au pochoir sur le

substrat et cuite pour former un réseau conducteur 19.

Puis, le réseau résistif 21 est appliqué au po-

choir sur le substrat, en particulier le réseau résistif cons-

titué d'oxyde de ruthénium ou de ruthénates, et le réseau résis-

tif est alors séché et lié au substrat par cuisson à une tem-

pérature d'environ 850 C à 950 C.

La combinaison est ensuite chauffée en atmosphère basse réductrice, à une température relativement/comprise entre 260 C et 450C, après quoi le cuivre oxydé est réduit et la couleur noire caractéristique s'est transformée en une couleur rouge brunâtre, ce qui signale un cuivre élémentaire qui, de façon caractéristique, possède de bonnes propriétés conductrices. Le produit résultant est un circuit en film épais 30 doté d'excel-

lentes propriétés, et le but primaire qui est d'éliminer l'u-

sage de métaux.précieux a été atteint.

Une autre caractéristique importante de la pré-

sente invention est que le métal argent tend à migrer ou à se disperser sous l'effet du chauffage; il n'y a aucun défaut de

ce genre à craindre dans la présente invention o c'est le cui-

vre qui est la matière fonctionnelle conductrice.

A la différence de l'état de la technique, le cuivre comprend effectivement de la fritte de verre, cette frit te étant virtuellement exempte de plomb et de bismuth, et le procédé décrit fournit des modes de fabrication qui n'exigent qu'une atmosphère réductrice, laquelle fait passer le cuivre

oxydé à un état conducteur convenable en une seule étape.

Bien que la présente invention ait été illustrée et décrite en rapport avec des modes de réalisation choisis - à titre d'exemple, on doit bien comprendre que ceux-ci sont

essentiellement destinés à illustrer l'invention et n'appor-

tent donc aucune limitation à celle-ci. On peut en effet rai-

sonnablement espérer que les spécialistes en la matière puis-

sent apporter de nombreuses modifications et adaptations à

cette invention sans sortir du cadre général de celle-ci.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour fabriquer des circuits en film épais sur des substrats non conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes.: mélanger du cuivre et une fritte et déposer leur mélange sur un substrat de façon à former un conducteur -cuire à l'air le conducteur ainsi déposé, à une température comprise entre 850C et 950C environ de façon à former une liaison entre le conducteur et le substrat et à.oxyder en même temps le cuivre contenu dans ledit conducteur - imprimer une piste résistive sur le conducteur cuit à l'air; - cuire la piste résistive et le conducteur à une température comprise-entre 850C et 950C environ pour assurer l'adhérence entre la piste résistive et le substrat; et

- cuire enfin le substrat, le conducteur et la piste résis-

tive en atmosphère réductrice de façon à réduire le cuivre

oxydé du conducteur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de la réduction s'effectue à une température

comprise entre 260C et 450C environ.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que la matière de la résistance est choisie dans le grou-

pe formé par l'oxyde de ruthénium et les ruthénates.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de conducteur déposée est faite de fritte exempte de plomb et de bismuth, dont la teneur en poids est comprise entre 2 et 20 % environ, de poudre de cuivre dont la teneur en poids est comprise entre 80 et 98 % environ, et d'un

agent d'application au pochoir dont la teneur en poids rappor-

tée à la totalité du mélange déposé est comprise entre 15 et %. 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé résistive en ce qu'on dispose une couche protectrice sur la piste/avant la

cuisson en atmosphère réductrice.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé -en ce que la durée de la cuisson du conducteur à la température maximale est comprise entre cinq et quinze minutes environ pour

assurer l'adhérence.

7, Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'atmosphère réductrice a une teneur en hydi

gène comprise entre 2 % et 100 %.

8. Circuit en film épais disposé sur un subs-

trat non conducteurcomprenant un conducteur de cuivre dis! sur ledit substrat et une piste résistive disposée sur le conducteur de cuivre et le substrat, caractérisé en ce que conducteur de cuivre est constitué par le produit de réact: d'un mélange de cuivre et d'une fritte, ce mélange ayant él cuit à l'air à une température comprise entre 850 C et 950' environ pour lier ledit mélange au substrat, et en ce que] piste résistive est le produit de réaction d'un matériau r( tif cuit à l'air à une température comprise entre 850 C et après la cuisson dudit mélange, la piste conductrice et le

ducteur de cuivre étant le produit de réaction commun de 1.

cuisson en atmosphère réductrice, à la suite de la cuisson

de la piste résistive.

9. Circuit en film épais selon la revendicati caractérisé en ce que la piste résistive et le conducteur c tituent le produit de réaction de la cuisson en atmosphère ductrice à une température comprise entre 260 C et 450 C er ron. 10. Circuit en film épais selon la revendicat 8, caractérisé en ce que le matériau résistif est essentiel

ment constitué d'oxyde de ruthénium.

11. Circuit en film épais selon la revendicat 8, caractérisé en ce que le matériau résistif est essentiel

ment constitué d'un ruthénate.

12. Circuit en film épais selon la revendicat 8, caractérisé en ce qu'il comprend une couche protectrice

posée sur la piste résistive.

13. Circuit en film épais selon la revendicat 8, caractérisé en ce que le conducteur est le produit de ré tion d'une fritte exempte de plomb et de bismuth, dont la t en poids est comprise entre 2 et 20 %, de poudre de cuivre la teneur en poids est comprise entre 80 et 98 %, et d'un a d'application au pochoir dont la teneur en poids, rapporté la totalité du mélange, est comprise entre 15 et 35 Z envir 14. Circuit en film épais selon la revendication

8, caractérisé en ce que le conducteur est le produit de réac-

tion d'une cuisson de cinq à quinze minutes environ à la tem-

pérature maximale. -

15. Circuit en film épais selon la revendication 8, caractérisé en ce que la piste résistive et le conducteur de cuivre sont le produit de réaction commun de -la cuisson

en une atmosphère réductrice contenant de 2 à 100 % d'hydrogène.