Dickschicht-Hybridtechnik

Dickschicht-Hybridtechnik ist eine Aufbau- und Verbindungstechnik zur Herstellung elektronischer Bauelemente und integrierter Schaltungen der Mikroelektronik. Dickschichttechnologie basiert auf einzelnen Lagen mit Leiterbahnen, Isolations- und Passivierungsschichten sowie ggf. Schichtwiderständen, die aufeinander gestapelt eine Dickschichtschaltung ergeben. Dickschichtschaltkreise können durch Montage aktiver und passiver Bauelemente zu leistungsfähigen, kompakten elektronischen Baugruppen ergänzt werden. Dickschichtschaltkreise, die mit Baugruppen anderer Technologien bestückt wurden, nennt man Dickschicht-Hybridschaltkreise.

Herstellungsprozess:

Als Trägermaterial dienen z.B. Aluminiumoxyd-oder Aluminiumnitrid-Keramiksubstrate oder auch Metallsubstrate, wie z.B. Edelstahl (Substratgrößen von Ø 10mm bis 4“ x 6“ sind möglich).

Zunehmende Bedeutung gewinnt auch die Folien- oder Mehrlagentechnologie (Low Temperature Cofired Ceramic, LTCC). Hierbei werden dünne Folien aus ungebrannter Keramikmasse als Träger der zu druckenden Strukturen genutzt.
Einzelne Schichten / Leitbahnen aus verschiedenen Pasten (mit Kupfer, Silber, Platin, Gold-Platin, Glas u.a.) werden nacheinander im Siebdruckverfahren mithilfe von lackstrukturierten Siebgewebeschablonen auf dem Substrat aufgebracht.
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Die einzelnen Leitebenen werden durch Dielektrizitätslagen voneinander isoliert, wobei die einzelnen Leitbahnebenen ggf. mit entsprechenden Vias mittels Durchsaugdruck durchkontaktiert werden.

Der bedruckte Träger wird anschließend gebrannt, wodurch die aufgebrachten Materialien zu widerstandsfähigen und zuverlässigen Schichten verschmelzen. Durch den Sinterprozess erhalten die Schichten die gewünschten physikalischen Eigenschaften. Diese Schaltung kann anschließend mit drucktechnisch nicht herstellbaren Bauteilen bestückt werden.

Vorteile gegenüber der Baugruppenrealisierung mit Standard-Leiterplattentechnik:

  • geringerer Platzbedarf (gedruckte Widerstände etc.)
  • höhere thermische Belastbarkeit
  • günstigeres Hochfrequenz- und Schaltverhalten
  • bessere Wärmeleitfähigkeit
  • deutlich höhere chemische Langzeitrobustheit bzw. -verträglichkeit bei Dickschichtbaugruppen auf Keramikbasis möglich
  • sehr gute thermische Ausdehnungskompatibilität mit Siliziumchips und Keramik-SMD-Bauteilen (Kondensatoren, Widerstände)
  • hohe Spannungsdurchschlagsfestigkeiten, denn Keramik und die verwendeten Dielektrikaschichten sind gute elektrische Isolatoren
  • Einsatz von Bauteilen verschiedener Fertigungstechniken möglich
  • drucktechnisch realisierbare Widerstände höchster Genauigkeit im weiten Wertebereichen
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