Dickschicht-Hybridtechnik

Hybridschaltung mit laserabgeglichenen Widerständen (schwarze Flächen)

Die Dickschicht-Hybridtechnik ist eine Aufbau- und Verbindungstechnik zur Herstellung elektronischer Schaltungen (Dickschicht-Hybridschaltung), bei welcher sowohl integrierte als auch diskrete Bauteile Verwendung finden.

Verfahren

Dickschichtschaltung mit drahtgebondeten Dioden, Transistoren und Integrierten Schaltungen sowie Bondbrücken.

Als Trägermaterial dienen meist Platten aus Aluminiumoxid-Keramiksubstrat, auch Keramikfolien für LTCC-Technologie (LTCC = englisch Low Temperature Cofired Ceramics). Leiterbahnen werden drucktechnisch im Siebdruckverfahren aufgebracht und dürfen sich – mittels Isolierschichten – auch kreuzen. Ebenso werden elektrische Widerstände hergestellt, welche gegebenenfalls nachträglich durch das Lasertrimmen einem Laser-Feinabgleich unterzogen werden. Seltener werden auch Kondensatoren gedruckt – es sind jedoch nur kleine Werte (< 1 nF) herstellbar.

Der derart bedruckte Träger wird gebrannt, wobei die aufgebrachten Fritten (Pulvermischungen für Widerstände, Isolationen oder Leiterbahnen) zu sehr widerstandsfähigen und zuverlässigen Schichten verschmelzen.

Diese Dickschichtschaltung kann dann mit weiteren, nicht drucktechnisch herstellbaren Bauteilen (aktive Bauteile, Kondensatoren) weiter bestückt werden. Der Einsatz ungehäuster Halbleiterchips, also nackter Silicium-Dies, bietet sich aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Substrates an. Die gebräuchlichsten Verbindungstechniken für die auf der Dickschicht-Schaltung angebrachten Bauteile sind das Reflow-Löten und das Bonden.

Vorteile

• Einsatz von Bauteilen verschiedener Fertigungstechniken möglich
• Substrat ist ein guter, verlustarmer Isolator
• Verlustleistung wird gut über das Substrat abgeführt (annähernd gleiche Temperatur über die ganze Schaltung hinweg)
• drucktechnisch realisierbare Widerstände höchster Genauigkeit (Laserabgleich, besser als 0,1 %) in weiten Wertebereichen (Milli- bis Megaohm)

Einsatzgebiete

Vergossenes Dünnschichtmodul (braun), bestückt auf einer Leiterplatte

Dass Dickschicht-Schaltkreise nur bei höheren Stückzahlen ökonomisch herstellbar wären, ist eine in heutiger Zeit nicht mehr haltbare Behauptung, sondern sollte – je nach Applikation und Verwendungszweck – immer dann geprüft werden, wenn eine herkömmliche Lösung in SMD-Technik auf Leiterplatte technische Schwierigkeiten mit sich bringt.

Gerade hinsichtlich der Faktoren Miniaturisierung (zur Verfügung stehende Fläche für die Elektronik), thermische Leitfähigkeit, höhere Betriebs- bzw. Umgebungstemperaturen und sonstigen extremeren Umgebungsbedingungen (z. B. Vakuum) sind die technischen Vorteile einer Hybridschaltung unbestritten.

Dickschicht-Schaltungen werden überall dort eingesetzt, wo hohe Zuverlässigkeit gefragt ist und/oder widrige Umgebungsverhältnisse (Feuchte, Schwingungsbelastung) herrschen:

• Automobilelektronik: (Motorsteuerung, ABS, …)
• Industrieelektronik und Leistungselektronik
• Mess- und Regeltechnik
• Sensoren hoher Beanspruchung (z. B. Lambdasonde)
• Militärtechnik, Luft- und Raumfahrt
• Telekommunikation
• Hochleistungscomputersysteme
• Hochfrequenz-Baugruppen (z. B. Antennenverstärker und kleine Sender)

Siehe auch

• Dünne Schichten

Weblinks

 Commons: Integrierte Hybridschaltkreise – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien