Charakterisierung von Dickfilmpasten
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- Karoline Kappel
- vor 8 Jahren
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Transkript
1 Charakterisierung von Dickfilmpasten Diskussionssitzung Materialcharakterisierung, Bochum Christina Modes W.C. Heraeus GmbH / TFD-TH
2 Gliederung Dickfilmtechnologie Dickfilmpasten Charakterisierung Einsatzgebiet Zusammenfassung
3 Dickfilmtechnologie Herstellung von Hybrid- Schaltungen Sequenzieller Siebdruck unterschiedlicher Pasten Trägersubstrat: Al2O3, AlN, Stahl, Aluminium Sinterprozesse bei 850 C Bestückung mit aktiven und passiven Bauteilen Nischentechnologie im Vgl. zu Leiterplatte (PCB) Seite 3
4 Dickfilmpasten Materialien für Hybridschaltungen Dickfilm-Pasten zur Herstellung von elektronischen Schaltungen und Sensoren: Leitpasten, gefüllt mit Gold, Silber, Palladium, Platin oder Kupfer Dielektrikumpasten und Schutzglasuren Widerstandspasten von 100 mω/sq bis zu 100 MΩ/sq Seite 4
5 Dickfilmpasten Bestandteile einer Silber-Leitpaste Vehicle Silberpulver Additive, z.b. Glasfritte, Oxide
6 Dickfilmpasten Silberpulver als Hauptbestandteil in Silberpasten Unterschiede: Korngröße (typisch < 2 µm) Morphologie Oberflächenbelegung werden durch den Herstellprozess beeinflusst
7 Charakterisierung Charakterisierung von Dickfilmpasten Messung der Viskosität Ermittlung des Dispergiergrades Drucken u. Sintern von Testschaltungen Beurteilung und Messung Optisches Erscheinungsbild Schichtdicke Flächenwiderstand Temperaturkoeffizient
8 Charakterisierung Leitpasten Flächenwiderstand Angabe in Ohm/Quadrat*, Ω/ Theoretisch hat bei gleicher Schichtdicke ein gedruckter Quadrat-Widerstand den selben Widerstandswert bei z.b. 1 mm x 1 mm oder 4 mm x 4 mm. Für andere Widerstandswerte nutzt man mehrfache, oder partielle Quadrate R= 5 Ω R = 5 Ω R= 5 Ω R= 10 Ω R=2.5 Ω *Ohm/square Seite 8
9 Charakterisierung Leitpasten Testlayout für Leitpasten Leitbahn Al 2 O 3 -Substrat Oxidschicht
10 Charakterisierung Leitpasten Erfassen der elektrischen Kenndaten Bei Leitpasten: Bestimmung von: Schichtdicke Flächenwiderstand Temperaturkoeffizient Leitbahn Al 2 O 3 -Substrat
11 Charakterisierung Widerstandspasten Verarbeitung von Widerstandspasten Das Sintern von Widerständen ist der kritischste Verarbeitungsschritt Widerstand und Temperaturkoeffizient werden massiv durch Änderungen im Sinterprozess beeinflusst Änderungen des Widerstandes durch geringere, oder höhere Peaktemperatur Die Sinterprofillänge beeinflusst den Widerstand und den Temperaturkoeffizient Die Abkühlrate hat den größten Einfluss auf den Temperaturkoeffizient Widerstand und Temperaturkoeffizient werden durch die gedruckte Schichtdicke beeinflusst Seite 11
12 Charakterisierung Widerstandspasten Testlayout für niederohmige Widerstandpasten
13 Charakterisierung Widerstandspasten Erfassen der elektrischen Kenndaten Drucken u. Sintern von Testschaltungen Bei Widerstandspasten: Bestimmung von: Schichtdicke Flächenwiderstand Temperaturkoeffizient am Mänander
14 Charakterisierung Widerstandspasten Widerstandspasten Temperaturkoeffizient des Widerstandes Messung geringer Änderungen bei Temperaturwechsel Messwert : Widerstandsänderung in ppm/k 2 Meßpunkte HTCR: 155 C, CTCR: -40 C Stand der Technik ±50 ppm von 10 Ω/ bis 1MΩ/ Resistance Temp (C) Seite 14
15 Charakterisierung Widerstandspasten Testlayout für hochohmige Widerstandpasten 8 Nutzen Statistische Absicherung 8 verschiedene Geometrien Einfluss der Leiterbahn auf Flächenwiderstand und Temperaturkoeffizient Bestimmung des Geometriefaktors Temperaturkoeffizient
16 Charakterisierung Widerstandspasten Erfassen der elektrischen Kenndaten Drucken u. Sintern von Testschaltungen Bei Widerstandspasten: Bestimmung von: Schichtdicke Flächenwiderstand Temperaturkoeffzient
17 Charakterisierung Widerstandspasten Testsubstrat für hochohmige Widerstandpasten Geometriefaktor: zeigt den Einfluss der Überlappungszone Leiterbahn mit Widerstand
18 Charakterisierung Widerstandspasten Geometriefaktor Seite 18
19 Charakterisierung Widerstandspasten Geometriefaktor Seite 19
20 Charakterisierung Widerstandspasten Einfluss der Peaktemperatur auf den Temperaturkoeffizient Seite 20
21 Charakterisierung Widerstandspasten Einfluss der Schichtdicke Seite 21
22 Charakterisierung Widerstandspasten Einfluss der Kontaktierung auf den Flächenwiderstand Seite 22
23 Charakterisierung Widerstandspasten Einfluss der Kontaktierung auf den Temperaturkoeffizienten Seite 23
24 Charakterisierung Widerstandspasten Lasertrimmen von Widerstandspasten Nd-YAG-Laser, zur exakten Einstellung des Widerstandes Bite Size Q-rate x Bite Size = Speed Standard Laserschnitte Seite 24
25 Charakterisierung Dielektrikapasten Dielektrika Als elektrische Isolationsschicht zwischen Leiterbahnlagen Funktion: Multilayer, Crossover und Schutzglasur Enthalten Glas, kristalline Füllstoffe und farbgebende Pigmente Über Vias werden die Leiterbahnlagen verbunden Muss hermetisch dicht sein Testlayout für Dielektrika Seite 25
26 Charakterisierung Dielektrikapasten Testlayout für Dielektrika Aufbau eines Plattenkondensators: Bodenelektrode (ca µm) Dielektrikum 2-3x, je ca. 20 µm Deckelektrode (ca µm) Jede Lage: drucken, trocknen und brennen
27 Charakterisierung Dielektrikapasten Erfassen der elektrischen Kenndaten Bei Dielektrika: Bestimmung von: Schichtdicke Permitivität ε r Temperaturkoeffizient Isolationswiderstand Durchschlagsspannung
28 Einsatzgebiet Silber-Palladium Leitpasten Weiter Einsatzbereich, z.b. für Füllstandssensoren Unterschiedliche AgPd-Verhältnisse sind möglich, z.b. C22xx Serie: C2210 C2220 C2230 C2240 AgPd 0,8:1 2,1:1 3:1 4:1 AgPd-Paste auf Al 2 O 3 Füllstandssensor Seite 28
29 Zusammenfassung Charakterisierung von Dickfilmpasten erfolgt an Testschaltungen mit festgelegten Sinterprofilen gesintert an spezifischem Layout Messen verschiedener elektrischer Kenndaten Unter Berücksichtigung der Materialkombinationen
30 Vielen Dank für Ihr Interesse
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