DE2513859C2 - Verfahren zum Herstellen eines Kondensator-Widerstands-Netzwerks - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Kondensator-Widerstands-Netzwerks

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensator-Widerstands-Netzwerks enthaltend mindestens einen Kondensator und mindestens einen Widerstand, bei dem auf einer Trägerplatte aus Isoliermaterial mindestens ein Schichtkondensator gebildet wird, in 'dem jeweils eine einen ersten Belag eines Kondensators bildende Dünnschicht aus «-Tantal auf die Trägerplatte aufgetragen wird, indem dann jeweils auf der Oberfläche der Tantalschicht in dem dafür vorgesehenen Flächenbereich eine das Kondensatordielektrikum darstellende Tantalpentoxidschicht durch Oxidation gebildet wird und indem anschließend jeweils die Oberfläche einer solchen Oxidschicht mit einer den zweiten Be'ag, den Gegenbelag, bildenden elektrisch leitenden Schicht bedeckt wird.
Durch die DE-AS 16 39 061 ist es bekannt, eine flC-Schaltung in Dünnschichttechnik auf einem Substrat unter Verwendung von Tantal herzustellen. Die DE-AS 20 21 264 behandelt ebenfalls wie die zuerst genannte Auslegeschrift ein Verfahren zur Herstellung einer RC-Dünnfilmschaltung. Es wird hier /3-Tantal anstatt von normalem Tantal verwendet.
jS-Tantal ist aus der DE-OS 23 00 813 als Material für Dünr.schichtkondensatoren bekannt Dieses ist mit Stickstoff dotiert.
Die mit ^-Tantal hergestellten Kondensatoren weisen eine große Empfindlichkeit gegenüber hohen Temperatüren auf, die die elektrischen Eigenschaften erheblich verschlechtern. Bei den erwähnten Netzwerken treten deshalb bei dieser Materialzusammensetzung erhebliche Schwierigkeiten auf. Das kostengünstige Verfahren des durch die DD-PS 24 094 und die US-PS 36 79 943 bekannten Tauchbelotens kann zur Herstellung von /?C-Netzwerken in Tantaltechnik daher nicht angewendet werden, ohne deren Kennwerte zu verändern bzw. zu verschlechtern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensator-Widerstands-Netzwerks in Tantaltechnik zu zeigen, das gute elektrische Eigenschaften hat und bei welchem das Tauchbeloten ohne Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Bauelements möglich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Metallschicht aus α-Tantal des ersten Belags eines Kondensators bei ihrer Herstellung Stickstoff zugefügt wird, und zwar in einer solchen Menge, daß ihr Stickstoffgehalt innerhalb eines Bereichs liegt, der von einem Stickstoffgehalt größer als der von /3-Tantal bis zu einem kleiner als der von Tantalnitrid reicht, daß die Tantalschicht des ersten Belags und zumindest die Dielektrikumschicht gemeinsam getempert werden, daß auf die mindestens einen Kondensator tragende Trägerplatte elektrisch leitende Leitungsbahnen des Netzwerks bildende Schichten aufgebracht werden, daß eine zweite Trägerplatte vorgesehen wird, auf die mindestens ein in Tantal-Dünnfilmtechnik ausgeführter Widerstand und elektrisch leitende, Leiterbahnen des Netzwerks bildende Schichten aufgetragen werden, daß die beiden Trägerplatten mit ihren nicht bestückten Seiten aufeinander gelegt werden, daß die so angeordneten Trägerplatten durch klammerartig ausgebildete, elektrisch leitende und an ausgewählten Stellen angebrachte Verbindungsteile zusammengehalten werden, die gleichzeitig Leiterbahnen des Netzwerks darstellen und daß schließlich durch vollständiges Eintauchen der so erhaltenen Anordnung in ein schmelzflüssiges Lötbad jeweils die Metallschicht des Gegenbelags eines Kondensators und die Metallschichten der Leiterbahnen des Netzwerks mit einem gut leitenden Überzug versehen werden.
Durch die Stickstoffdotierung und dem anschließenden Tempern wird nunmehr ein Kondensator erhalten, der hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften besser ils ein Kondensator ist, bei dem als Ausgangsmaterial /i-Tantal verwendet wird. Durch die getrennte Anordnung des Widerstandsnetzwerks und des Kondensator-
netzwerks kann als Widerstandsmaterial nunmehr das für Widerstände besser geeignete Tantalnitrid verwendet werden.
Durch dieses Verfahren erhalten außerdem die elektrischen Verbindungsteile, alle Leiterbahnen und alle Metallschichten der Deckbeläge der Kondensatoren einen gutleitenden Lotüberzug. V/eiterhin werden die Leiterbahnwiderstände reduziert, wodurch eine galvanische Verstärkung der Leiterbahnen vollkommen entfällt Gleichzeitig stellt die Lotschicht einen mediumsehen Schutz der Kondensatoren dar, wodurch spätere Arbeiten, z. B. Abgleicharbeiten, erleichtert werden und eine abschließende Kunststoffkapselung vereinfacht wird. Durch die Lotschicht wird außerdem eine Feuchtesperre erreicht, da das Dielektrikum hermetisch verschlossen wird, wodurch die Lebensdauer der Kondensatoren verlängert wird.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind den beiden Unteransprüchen entnehmbar.
Im folgenden sei das Verfahren anhand von drei Figuren, die ein nach dem Verfahren hergestelltes RC-Netzwerk zeigen, näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das einen Kondensator enthaltende Netzwerk in Draufsicht,
F i g. 2 das einen Widerstand enthaltende Netzwerk in Draufsicht,
F i g. 3 die Netzwerke nach F i g. 1 und 2 mit der Rückseite aneinandergelegt und
F i g. 4 ein belotetes WC-Netzwerk mit einem aktiven Bauelement und elektrisch leitenden Verbindungsteilen.
In der in Fig. t dargestellten Kondensatorhälfteoer flC-Dünnschichtschaltung ist ein auf einem Substrat i aufgebrachter Dünnschichtkondensator 2 angedeutet dessen Metallschichten oder Beläge mit 3 und 4 und dessen Dielektrikum mit 5 bezeichnet sind. Weiterhin ist auf dem Substrat 1 eine Leiterbahn 6 erkennbar. Die Metallschicht des Grundbelags des Kondensators wurd·; aus Λ-Tantal hergestellt und mit Stickstoff dotiert Der fertige Kondensator wurde einer Temperatur unterzogen (2 Stunden bei 250°).
In der Darstellung nach F i g. 2 ist auf einem weiteren Substrat 7 ein Widerstand 8 in Dünnschichttechnik angedeutet, dessen elektrische Anschlußleiterbahnen mit 9 und 10 bezeichnet sind.
F i g. 3 zeigt nun die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Einzelteile im Schnitt Dabei sind das C-Netzwerk (Fig. 1) und das /?-Netzwerk(Fig. 2) mit den Seiten, auf denen sich jeweils das Substrat (1, 7) befindet, aneinander gelegt und durch Verbindungsteile (11) zusammengehalten (F i g. 4). Nachdem die so zusammengefügten Netzwerke auf den Außenseiten mit Flußmittel bedeckt wurden, erfolgt die Tauchbelotung durch vollständiges Tauchen der beiden Netzwerke in eine etwa 230° C heiße Lotschmelze die im allgemeinen aus einer Blei-Zinn-Legierung besteht, während einer Dauer von ca. 10 see. Dadurch werden in einem Arbeitsgang die Verbindungsteile 11 mit den Leiterbahnen verlötet. Ebenso werden alle Leiterbahnen, Metallschichten der Deckbeläge und die Verbindungsteile vollständig kissenförmig belotet Die Schichtdicke beträgt dabei etwa ICO bis 200 μπι. Das Auflöten eines aktiven Bauelements 12 (IC) mit einem Keramik-Gehäuse erfolgt anschließend im Reflow-Verfahren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Kondensator-Widerstands-Netzwerks enthaltend mindestens einen Kondensator und mindestens einen Widerstand, bei dem auf einer Trägerplatte aus Isoliermaterial mindestens ein Schichtkondensator gebildet wird, in dem jeweils eine einen ersten Belag eines Kondensators bildende Dünnschicht aus α-Tantal auf die Trägerplatte aufgetragen wird, indem dann jeweils auf der Oberfläche der Tantalschicht in dem dafür vorgesehenen Flächenbereich eine das Kondensatordielektrikum darstellende Tantalpentoxidschicht durch Oxidation gebildet wird und indem anschließend jeweils die Oberfläche einer solchen Oxidschicht mit einer den zweiten Belag, den Gegenbelag, bildenden elektrisch leitenden Schicht bedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschicht (4) aus α-Tantal des ersten Belags eines Kondensators (2) bei ihrer Herstellung Stickstoff zugefügt wird, und zwar in einer solchen Menge, daß ihr Stickstoffgehalt innerhalb eines Bereichs liegt, der von einem Stickstoffgehalt größer als der von jJ-Tantal bis zu einem kleiner als der von Tantalnitrid reicht, daß die Tantalschicht (4) des ersten Belags und zumindest die Dielektrikumschicht (5) gemeinsam getempert werden, daß auf die mindestens einen Kondensator (2) tragende Trägerplatte (1) elektrisch leitende Leitungsbahnen des Netzwerks bildende Schichten (6) aufgebracht werden, daß eine zweite Trägerplatte (7) vorgesehen wird, auf die mindestens ein in Tantal-Dünnfilmtechnik ausgeführter Widerstand (8) und elektrisch leitende, Leiterbahnen des Netzwerks bildende Schichten (9; 10) aufgetragen werden, daß die beiden Trägerplatten (1; 7) mit ihren nicht bestückten Seiten aufeinander gelegt werden,
daß die so angeordneten Trägerplatten (1; 7) durch klammerartig ausgebildete, elektrisch leitende und an ausgewählten Stellen angebrachte Verbindungsteile (11) zusammengehalten werden, die gleichzeitig Leiterbahnen des Netzwerks darstellen und daß schließlich durch vollständiges Eintauchen der so erhaltenen Anordnung in ein schmelzflüssiges Lötbad jeweils die Metallschicht (3) des Gegenbelags eines Kondensators (2) und die Metallschichten (6; 9; 10) der Leiterbahnen des Netzwerks mit einem gut leitenden Überzug versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchvorgang bei einer Temperatur von etwa 23O0C über eine Dauer von etwa 10 see vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lotüberzug von wenigstens 100 μιτι Dicke aufgebracht wird.
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