DE2059919A1

DE2059919A1 - Transparenter Isolierungswerkstoff fuer den Siebdruck

Info

Publication number: DE2059919A1
Application number: DE19702059919
Authority: DE
Inventors: Allington Trevor Richard
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-12-12
Filing date: 1970-12-05
Publication date: 1971-06-16
Also published as: GB1332333A; NL7018118A; CA950142A; FR2073534A5; US3669733A; BE760176A; JPS503503B1; SE366140B

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dr.-Ing. R. König

DipL-lng. Bergen ^α . . «=»

Patentanwälte ■ 4dod Düsseldorf · Gecilienallee 7e ■ Telefon 43273s

205991°!

Unsere Akte: 26 308 4« Dezember 1970

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RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

"Transparenter Isolierungswerkstoff für den Siebdruck"

Hybrid-Miniaturschaltungen haben in der gesamten elektronischen Industrie umfangreiche Verwendung gefunden. Bei diesem Schaltungstyp wird gewöhnlich ein Leitungsmuster auf einen Isolationsträger, wie beispielsweise eine keramische Platte, aufgebracht. Verschiedene passive Schaltelemente wie Widerstände, Kondensatoren und Induktoren können auf dem Träger als getrennte, diskrete Einheiten befestigt sein. Alternativ können diese Komponenten durch Sieb- oder andere Drucktechniken unter Verwendung von dielektrischem Material, gutleitenden Filmen oder solchen mit Ohm'schem Widerstand direkt auf dem Träger aufgebracht werden. Aktive Komponenten, wie Transistoren und Dioden, können ebenfalls in diesen Schaltungen enthalten sein.

Die Schaltungskomponenten, die als einzelner Film oder als übereinandergelagerte Filme auf einen Träger gedruckt werden, erfordern gewöhnlich eine Schutzschicht, um sie gegenüber atmosphärischen oder anderen Umgebungseinflüssen zu stabilisieren. Sofern die ganze Schaltung in einem Behälter hermetisch abgeschlossen wird, mag dieses Erfordernis nicht gegeben sein. Sofern jedoch der Träger eine Fläche von einigen Quadratzentimetern oder mehr besitzt, ist ein zuverlässiger, hermetischer Abschluß sehr schwierig und zu vertretbaren Kosten nahezu unmöglich zu verwirklichen, Es ist daher notwendig, jede einzelne Komponente oder die

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gesamte Schaltung mit einer Schutzschicht zu versehen,,

Die bisher bekannten Schutzschichten bestehen gewöhnlich aus einem Kunstharz, wie beispielsweise phenolmodifizierte Silikonharze, die Pigmente enthalten. Derartige Pigmente waren notwendig, um dem Abdeckmaterial geeignete thixotrope Eigenschaften zu verleihen. Überzüge aus diesem Material haben zwar zu dem gewünschten Schutz gegen äußere Einflüsse geführt, besitzen jedoch den erheblichen Nachteil, daß sie undurchsichtig sind und somit jegliche mechanische Nachstellung der Schaltungskomponenten unmöglich machen, sobald die Schutzschicht angebracht ist. Dies ist äußerst unbefriedigend, da es gewöhnlich notwendig wird, den Wert beispielsweise eines Widerstands oder eines Kondensators einzustellen, nachdem die Komponenten angebracht sind. Darüber hinaus ist es gewöhnlich höchst wünschenswert, daß diese Einstellung vorgenommen wird, nachdem die Schutzschicht aufgebracht und ausgehärtet ist, da die den Aushärtvorgang der Schutzschicht bewirkende Wärme gewöhnlich eine Veränderung des Widerstandswertes hervorruft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Isolierwerkstoff zu schaffen, der die aufgezeigten Nachteile nicht besitzt, vielmehr ein nachträgliches Einstellen der Schaltungskomponenten gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Werkstoff folgender Zusammensetzung gelöst:

a) ungefähr 100 Gewichtsteile eines transparenten, synthetischen Harzes aus der Gruppe der Silikone, Diallylphthalate, Epoxyharze, Polyimide oder Polyurethane,

b) ungefähr 10 bis 50 Gewichtsteile eines hochreinen, alkalifreien Glimmers,

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c) ©In Lösungsmittel für das Harz in einer die Siebdruckeigensehaften gewährleistenden Menge, und

d) geringe Mengen eines Benetzungsmittels»

Mit diesem Werkstoff lassen sich Hybrid-Schaltungen in vorteilhafter Weise entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen»

Anhand des in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbexspiels wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen: (|

Fig„ 1 die Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Hybridschaltung mit verschiedenen passiven Komponenten;

ig, 2 den in Fig. 1 dargestellten Schaltungsteil nach !Trimmen der Komponenten; und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Das erfindungsgemäße Material kann beispielsweise bestehen aus:

100 gr. Silikonharz
50 gr. Glimmerflocken

50 gr_e Butyl-Carbitol-Acetat als Lösungsmittel für das Harz

0,04 ml Fluorocarbon-Silikonöl als Benetzungsmittel ·

Diese Substanzen werden zur Herstellung des Isolierwerkstoffs gründlich gemahlen·

Glimmer und Lösungsmittel können beide in gleichem Verhält-

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nis zwischen ungefähr 50 und 10 gr« pro 100 gr. Harz variiert werden, d.h. das Lösungsmittel steht gewöhnlich in ungefähr demselben Gewichtsverhältnis zum Harz wie der Glimmer, Vorzugsweise sollte der Glimmer von hohem Reinheitsgrad und frei von Alkaliverunreinigungen sein.

Silikonharze werden aus verschiedenen Gründen für das erfindungsgemäße Material bevorzugt. Häufig werden nämlich zur Erhöhung des Schutzes der Hybridschaltungen gegen mechanische oder atmosphärische Einflüsse Epoxyharzkapseln über die Silikonharzüberzüge gelegt. Da Silikonharze an Epoxyharzen nicht gut haften, können Expansionen und Kontraktionen nicht 2um Lösen der Schaltungskomponenten vom keramischen Träger führen.

An Stelle von Silikonharzen können auch andere synthetische Harze Verwendung finden, wie beispielsweise Diallylphthalat, Epoxyharze, Polyimide und Polyurethane, Das Harz darf beim Altern weder Farbe noch Undurchsichtigkeit annehmen.

Die Art des zu verwendenden Benetzungsmittels ist von untergeordneter Bedeutung, Seine Aufgabe liegt darin, die Bildung von Blasen in der Schutzschicht zu vermeiden. Vorzugsweise kommt es in einer Menge von ungefähr 0,01 ml bis ungefähr 0,1 ml pro 100 gr. Harz zur Anwendung. Das im vorstehenden Beispiel angegebenen Benetzungsmittel hat eine Viskosität von 1000 Centistokes, jedoch können Benetzungsmittel mit Viskositäten von 10 bis 10.000 Centistokes benutzt werden.

Als Lösungsmittel kann jedes für das jeweils verwendete Kunstharz geeignete herkömmliche Lösungsmittel benutzt werden.

Das erfindungsgemäße Material kann nach einem weiteren

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Merkmal der Erfindung im Rahmen eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung integrierter Hybridschaltungen benutzt werden. Das in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsbeispiel stellt nur einen Teil einer typischen Schaltung dar, die einen keramischen Träger 2 aufweist, der mit einem Kondensator 4 und Widerständen 6 und 8 besetzt ist. Der Kondensator 4 besitzt eine nicht dargestellte Bodenelektrode in Form eines Metallfilms aus Silber- und Palladiumteilchen und Glasfritte, der auf den keramischen Träger aufgebracht wird. Auf der Oberseite der Bodenelektrode befindet sich ein dielektrischer Film 10, der aus einer Mischung von alkalischen Erdmetalltitanaten und Glasfritte bestehen kann. Dem dielektrischen Film 10 ist eine obere Metallelektrode 12 überlagert, die dieselbe Zusammensetzung wie die Bodenelektrode besitzen kann. Diese Filme werden bei ihrer Herstellung auf ungefähr 1000⁰C erhitzt.

Der Widerstand 6 besteht aus einem länglichen Film einer aufgetragenen Mischung von Silber und Palladium, Palladiumoxyd und Glasfritteρ Im Vergleich zu dem stärker leitenden Material der Kondensatorplatten, die einen geringen Anteil an Palladiumoxyd zusätzlich zu den Metallen enthalten können, weist der Widerstand mehr Oxyde und einen höheren Anteil an Glasfritte auf.

Der Widerstand 8 ist so ausgebildet, daß seine Breite größer als seine Länge ist. Im übrigen hat er dieselbe Zusammensetzung wie der Widerstand 6,

Die obere Elektrode 12 des Kondensators 4 ist mit einem gelöteten Anschluß 14 über eine aus einem Metellfilm bestehende Leitung 16 verbunden. Die Bodenelektrode des Kondensators ist über eine gleichfalls als Metallfilm ausgebildete Leitung 18 mit dem einen Ende des Widerstandes 6 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 6 ist über

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eine Leitung 20 mit dem einen Ende des Widerstandes 8 verbunden, dessen anderes Ende über eine Metallfumleitung 22 mit dem gelöteten Anschluß 24 in Verbindung steht.

Sämtliche Schaltungskomponenten und Leitungen sind mit
einer Schutzschicht 26 aus erfindungsgemäßem Material,
beispielsweise der zuvor angegebenen Zusammensetzung überzogen. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Schutzschicht
12,5 bis 25 ^U, oder im Falle mehrerer Schichten entsprechend mehr. Nach dem Aufbringen der Schutzschicht wird
diese während zwei Stunden bei 150 ⁰C oder während einer
halben Stunde bei 250 ⁰C ausgehärtet.

Nunmehr können die Schaltungskomponenten unter Vermeidung der mit den bekannten Verfahren verbundenen Nachteile sicher abgestimmt werden. So kann der Kondensator 4 beispielsweise dadurch auf eine niedrigere Kapazität eingestellt werden, daß ein Schleifkornstrahl auf einen Teil
der die Elektrode 12 überlagernden Schicht 26 gerichtet
wird. Dadurch wird ein kleiner Bereich der Schicht 26 entfernt und sodann ein entsprechender Abschnitt der Elektrode 12, so daß eine Ausnehmung 28 entsteht,, Zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen den beiden Kondensatorplatten wird während des Abtragvorgangs darauf geachtet, daß davon nicht auch die dielektrische Schicht 10 erfaßt wird.

In ähnlicher Weise wird ein Randstreifen des Widerstandes 6 zur gewünschten Erhöhung seines Wertes entfernt, wodurch eine Ausnehmung 30 in dieser Komponente entsteht. Schließlich wird auch eine Ausnehmung 32 in der gleichen Weise im Widerstand 8 hergestellt. Der Betrag des entfernten Widerstandsmaterials hängt selbstverständlich davon ab, um wieviel der Widerstand erhöht werden muß, um den gewünschten Wert zu erreichen. In einigen Fällen kann es vorkommen,
daß die beschriebene Korrektur nicht notwendig ist, wenn
nämlich der Widerstand der aufgetragenen Komponenten den

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gewünschte«. Wert besitzt, was jedoch den Ausnahmefall darstellt«

Ein außerordentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Trimmen erst nach dem Abdecken und Aushärten der Schutzschicht vorgenommen wird, da somit sämtliche Erwärmungövorgänge vor dem Abstimmen stattfinden, so daß dieses mit wesentlich geringeren Toleranzen durchgeführt werden kann und die Gefahr nachträglicher Änderungen unter allen Umständen vermieden ist«

!in weiterer Vorteil des Trimmens nach Anbringen der Schutzschicht besteht darin, daß Teilchen des Abriebstrahles auf keinen Fall an einer anderen Stelle der Schaltung abgelagert und dort eingebettet werden können» Bevor die Schutzschicht aufgebracht ist, können sich nämlich Partikel des Abriebmittels nahezu überall auf dem Träger niederschlagen, was später zu Schwierigkeiten beim Anbringen der Schutzschicht führt.

Sofern die Schaltung keine weitere Umhüllung erhält oder hermetisch abgeschlossen wird, können die durch das Trimmen entstandenen Ausnehmungen mit dem transparenten Abdeckwerkstoff gefüllt werden. In vielen Fällen wird die Schaltung jedoch in einem weiteren Verfahrensschritt in einem Harz, beispielsweise in einem Epoxy- oder Polyurethan-Harz zum Schutz gegen mechanische Beschädigungen und Feuchtigkeitseinwirkungen eingekapselt. In diesem Falle ist es nicht notwendig, die entstandenen Ausnehmungen gesondert aufzufüllen.

Selbstverständlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch andere Trimmethoden als das Abtragen mit einem Sandstrahl verwendet werden. So hat sich beispielsweise auch die Anwendung von Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen als geeignet erwiesen,,

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Claims

RGA Corporation, New York. N₀ Y. (V.St.A.)

Patentansprüche;

Transparenter Isolierwerkstoff für elektronische Komponenten und Schaltungen, der sich insbesondere zum Siebdruck eignet, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

a) ungefähr 100 Gewichtsteile eines transparenten, synthetischen Harzes aus der Gruppe der Silikone, Diallylphthalate, Epoxyharze, Polyimide oder Polyurethane ,

b) ungefähr 10 bis 50 Gewichtsteile eines hochreinen, alkalifreien Glimmers,

c) ein Lösungsmittel für das Harz in einer die Siebdruckeigenschaften gewährleistenden Menge, und

d) geringe Mengen eines Benetzungsmittels.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Silikon ist,

3Q Verfahren zum Herstellen einer Film-Hybridschaltung aus einem keramischen Träger mit darauf verteilten Komponenten, wie beispielsweise mindestens einem Widerstand aus einer aus metallischen Teilchen und Bindematerial bestehenden Schicht und/oder mindestens einem aus zwei Metallfilmelektroden bestehenden Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der bzw. die Widerstände und/oder der bzw, die Kondensatoren im Siebdruckverfahren mit einer ein transparentes, synthetisches Harz, Glimmer und ein Harzlösungsmittel enthaltenden Schutzschicht versehen wird bzw. werden, das Harz gehärtet

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und die mit der Schutzschicht versehenen Komponenten durch Entfernen eines Teils ihres Materials justiert werden,

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Silikonharz ist und die Schaltung nach Justieren der Komponenten auf den gewünschten Wert in Epoxy- oder Polyurethanharz eingekapselt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Justieren mit Hilfe J eines Schleifkornstrahls erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Justieren mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls erfolgt.

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