Technika, 1967 (11. évfolyam, 1-12. szám)
1967-01-01 / 1. szám
A vékonyréteg-technológiáról többször írtunk már lapunkban, ezen az oldalon és a Horizont rovatban egyaránt. Mindig a cikk megjelenési időpontja szerinti korszerű helyzetet próbáltuk felvázolni. Most a vastagréteggel kapcsolatban kerültek nyilvánosságra a legfrissebb technológiai újdonságok. Úgy látszik, hogy az elektronika technológiai része hovatovább maradéktalanul tudja a valóságba átültetni a tervezők elképzeléseit.Cikkünket az ITT laboratóriumának (Nutley, N. J., USA) két munkatársa írta, és a konszern több nyelven megjelenő lapjának legfrissebb példányából vettük át. A legutóbbi időben az ún. vastagrétegekkel kapcsolatos érdeklődés ugrásszerűen megnőtt, aminek oka elsősorban az, hogy ezek a rétegek olcsók és technológiájuk szoros kapcsolatban áll a nyomtatott áramkörökével. Szitanyomó eljárással viszkózus pasztákat vagy festékeket — nyomósablont tartalmazó finom hálózat segítségével — visznek fel alkalmas kerámiai hordozóra. Az alumíniumoxidból készült hordozóra az ellenállásokat, a kondenzátorokat, az induktivitásokat és a közbenső bekötéseket külön-külön munkamenetben nyomtatják rá. Az ehhez felhasznált paszták különféle összetételűek. A rétegek tulajdonságait magasabb hőmérsékleten való beégetéssel határozzák meg, miáltal a rétegek egyszersmind kötéssel rögzítődnek a hordozó anyaghoz. Ezt a technológiát igen széleskörűen lehet használni, minthogy a vezetőket, az ellenállásokat, a kondenzátorokat és az induktivitásokat sokféle geometriai alakban, széles értékhatárokon belül lehet elkészíteni (1. ábra). Jelenleg az alkalmazás még kizárólag passzív elemek és hálózatok nyomtatására szorítkozik, noha számos vállalatnál a kutatás már nyomtatható térvezérlésű tranzisztorok és egyenirányító elemek fejlesztésével foglalkozik. Az aktív alkatrészeknek a paszszív ,vastagréteg-hálózatokba való behelyezésével hibrid mikroáramkörökhöz jutunk. A jelenlegi technika lehetővé teszi, hogy sokféle analóg kört és digitális kapcsolást készítsünk el, akár nagy jelekre, akár nagy frekvenciákra. A vékonyrétegeket, pl. szilíciutyilapkás mikroáramkörökön ellenállások és kondenzátorok készítésére használják, és igen gyakran alkalmazzák roáramkörökhöz passzív hálózatokat és nagy jelek feldolgozására alkalmas digitális elemeket tömegesen gyártsanak vele. A vastagréteg-technológia önmagában véve is gazdaságos. Mind az alapvető beruházások, mind pedig az üzemköltségek kicsinyek. A gyártó berendezéseket eléggé tökéletesítették, gyorsan beszerezhetők, és hogyha az alapvető gyártási eljárást megállapítottuk, akkor a termelés gyakorlatilag lineáris módon növelhető. A kis üzemköltségekhez hozzájárul a jó kihozatal és a szitanyomó eljárás sokoldalúsága. A szitanyomó matrica gyártási előkészületei egyszerűek, úgyhogy az áramkörök módosításához csupán a matricát kell megváltoztatni és a gyártó berendezésben az olcsó nyomóhálókat kell kicserélni. Az eljárás akár kis, akár nagy gyártási sorozatokban egyaránt gazdaságos. A vastagréteg-eljárásokkal elérhető nagy kihozatal abból ered, hogy a készülékelemeket beégetésük után pontosan be lehet hangolni, a kerámiai hordozókat egyszerűen lehet kezelni és megmunkálni, a szerelés előtt a behelyezendő alkatrészeket pontosan be lehet mérni és rögzítésük a bemártó forrasztási eljárással oldható meg. Mind a vastag, mind a vékony réteg áramkörök mellett szól az a tény, hogy a gyártási folyamat közben számos közbenső bekötés készíthető, és így a kötések fáradságos egyes forrasztása vagy hegesztése megtakarítható. Még sokkal többet ígérő lehetőség az integrált szilíciumáramköröknek vastagréteg eljárással készült elemeket tartalmazó kerámiai hordozókra való felhelyezése (ez még a vékonyréteg-technológiával is van rozsdamentes acélból készül. Feszesen fémrácsra (alumíniumra) erősítik. A nagy csokorszámú, finom sziták Sziták A kapcsolás sablonját fényképészeti kivonó eljárással viszik fel a szitára. Fényérzékeny emulziót visznek a szitára és ibolyántúli fénnyel a fényképészeti negatívon keresztül megvilágítják. A nyomtatandó áramköri részeket egyszerű mosással lehet az emulzióról eltávolítani. Ez az előhívási eljárás a szitán üres, tiszta felületeket hagy, amelyeken keresztül a festék a hordozóra rányomtatható. A szitákat akár házilag, akár gyárilag lehet elkészíteni. Minden esetben az áramkör kapcsolási tervére van szükség, erről azután fényképészeti úton kicsinyített munkaélesen meghatározott szélű vékony rétegeket adnak, míg a durvább szitákkal vastagabb rétegeket kapunk. Hatások végrehajtási ideje is igen rövid. A mikroáramkörök nyomtatásához szükséges szitanyomóberendezés egyrészt a szitát tartja, másrészt a hordozót jó helyzetben állítja a szitához és a festéket (pasztát) a szitán átsajtolja. Számos gyár készít a kézi működtetésű laboratóriumi modellektől kezdve a teljesen automatizált szitanyomó gépekig mindenféle berendezést. Az automata berendezések óránként több ezer nyomatot készíthetnek. A rétegvastagság egyenletes szinten való tartásához a nyomófesték (paszta) felhordását vezérelni kell. Az eljárások álalumíniumoxid alapú és másfajta (berilliumoxid, titándioxid, steatit) kerámiák is kaphatók és fel is használják őket, de a hordozó kiválasztásakor az esetleg lehetséges kémiai hatásokat is tekintetbe kell venni. Ugyanaz a festék vagy paszta más-más hordozóra — vagy név szerint azonos, de más válfajú hordozóra — nyomtatva erősen eltérő tulajdonságú lehet. A vezető festékek elsősorban a fém és az üveg keverékei. Kaphatók olyan összetételek, amelyekben palládiumezüst, arany-platinaezüst vagy platina szerepel. A vezető festékek kellően nagy vezetőképességűek, úgyhogy közbenső bekötésként használhatjuk fel őket az ellenállások, a kapacitások, a forraszfülek és az egyéb alkatrészek, pl. a diódák és a tranzisztorok között. Forrasztott, hegesztett vagy termokompressziós kötések könnyűszerrel készíthetők a beégetett rezenkívül a hordozói két oldala, pereme tai szitanyomon fes.Metállizálhatók is. Vető festékek fémporreg rendkívül finom 13f.va ■ penziójából, valamint a festéket nyomóképessé tevő szerves hordozóanyagból állnak. A festék, alapos szárítás és beégetés után, üvegben levő fémrészecskékből álló anyagot alkot; az üveg az egészet a hordozóhoz köti. A vezeték nyomtatásához általában 200-as csokorszámú szitát használnak. Ahol 125 mikronos vagy még vékonyabb vezetőpályákra van szükség, ott a 270 .. .350 csokorszámú szita szükséges. A nyomtatás után az oldószereket 15 percen keresztül kb. 100 fok C hőmérsékleten elgőzölögtetik. A folyamatos gyártásban akár infravörös fűtőlámpák sorát, akár pedig szárító alagútkemencét használhatnak, hogy a festék a beégetés előtt alaposan kiszáradjon. Ez az automatikus szárítás minden nyomtatott rétegnél felhasználható. A beégetési folyamatot úgy kell megtervezni, hogy a vezető vezetőképessége, tapadása és forraszthatósága optimális legyen. A beégetési hőmérsékletek 500 fok C és 1000 fok C-nál valamivel több között ingadoznak a festéktől, valamint a vezető kívánt tulajdonságaitól függően. A vezető festékek, közül az arany-platina festéket részesítik előnyben, mivel általában ez a legsokoldalúbb és a legkönnyebben feldolgozható. Beégetése 760 és 1025 fok között történhet meg. A beégetési idők 5 perctől egy óráig tarthatnak. Mindez az eljárás tervezése szempontjából eléggé sok lehetőséget nyújt. A hőmérsékleti tartomány első szakaszában az ellenállási é székeket a vezetőkkel együtt lehet beégetni, ez azonban a tapadás és a forrasztások szempontjából bizonyos engedményeket tesz szükségessé. Magasabb hőmérsékleteken először a vezetőket kell rányomtatni és beégetni és csak ezután kerülhet sor az ellenállásokra. Az utóbbi esetben a tapadás kb. 100 kg/négyzetcentiméter, bár egyes jelentések 280 kg/ négyzetcentiméter szakítószilárdságról beszélnek. A négyzetellenállás 25 mikron vastagságú rétegeknél 0,1... 0,01 phm. Forrasz bevonattal ezek az értékek kb. tizedrészükre csökkenthetők. A vezetőkhöz ezüst festéket is használnak. Egyenfeszültség és nagy nedvességtartalmú levegő esetében az ezüst hajlamos arra, hogy a szomszédos vezetőpályák között átvándoroljon és zárlatot hozzon létre. Ha az ezüstöt az ellenállások bekötéséhez használjuk, akkor először az ellenállásfestéket nyomtatjuk és égetjük be. Ezután következik az ezüst vezető, amelyet 540 fok C hőmérsékleten égetünk be. A forraszthatóság jó. A forrasznak azonban 2 .. .3 százalék ezüstöt kell tartalmaznia, hogy az ezüst vezetőnek a hagyományos forraszoknál azonnal bekövetkező ötvöződését minimálisra csökkentsük. Az arany is felhasználható vezetőanyagként, ez azonban gyorsan ötvöződik a forraszszál. Kapacitások ellenelektródájaként gyakran használják az aranyat. Üvegbevonattal is ellátják a forrasszal való ötvöződés elkerülésére. Mivel az ellenállásokés kapacitások beégetése 700 fok fölött célszerű, a zárófokozat a forrasz felvitele. Ez a teljes áramkörnek bemártó- vagy hullámforrasztásával oldható meg. A beégetett elemek viselkedésére ennek az eljárásnak nincsen hatása. A vezetők azonban nemesfémeket tartalmaznak, amelyek a lágyforraszokkal ötvöződnek. Ezért a forrasz felvitelét minél gyorsabban kell végrehajtani, hogy a vezetők csak rövid ideig érintkezzenek az ötvöződő anyagokkal. A vastagréteg-vezetők esetében a 60 százalék ónt, 40 százalék ólmot, 62 százalék ónt. 30 százalék ólmot és 2 százalék ezüstöt vagy 10 százalék ónt és 90 százalék ólmot tartalmazó lágyforraszokat lehet használni. ráció folytán az ellenállásértékek elvándorolnak. A nagy felületi ellenállású festékek kevésbé hajlamosak az elvándorlásra, kisebb a hőfokváltozási tényezőjük, viszont nehezebben reprodukálhatók. A különféle kapható ellenállásfestékek , egyszerű keverékeivel készült vastagréteg-ellenállások igen jó tulajdonságúak. 10 ... 106 ohm tartományban készíthetők, határfrekvenciájuk 1... 2 GHz, hőfokváltozási tényezőjük ±50. 10 ®/°C, egyszerű beégetéssel 5%-os,, utólagos beállítással pedig 0,025 %-os pontossággal gyárthatók. A jó minőségű ellenállások gyártása jórészt az előkísérletek számától és módjától függ. A vastagréteg-eljárással minden sorozatnagyságban, gyárthatók az ellenállások. A reprodukálhatóság elsősorban a gyártó szaktudásának függvénye. A Du Pont-féle ellenállásfestékeken kívül számos, közönséges fémből vagy keverékből készült különleges vagy olcsó ellenállásfestékeket is gyártanak. Az IBM pl. indiumoxid alapú ellenállásfestékkel próbálkozik. A beégető kemencéből kijövő ellenállások fémoxid és fémütvözetek alaprétegébe zárt anyagból állnak. Így az agreszszív anyagok hatása kizárt. Kívánatos lenne, ha ezt az üveggel hermetikusan elzárt szerkezetet közvetlenül lehetne használni. Ez azonban nem mindig lehetséges. Ha több, mint 10%-os tűrések megengedhetők, akkor az ellenállások utólagos beállítás és védőbevonat nélkül használhatók. Sok esetben azonban szigorúbbak a tűrések, tehát az ellenállást utólag be kell szabályozni. Ehhez az ellenállás anyagát részben eltávolítjuk, amivel a hosszúság-szélesség arányt növeljük meg, és így nagyobb lesz az ellenállás. A behangoláskor sokféle módszer használható, pl. szikraerózió, gyémántkoronggal való lecsiszolás, homoksugárral való lefúvatás. Legelterjedtebb a homoksugaras lefúvatás. Itt levegővel sajtoljuk át a fúvófejen a finom csiszolóport és az ellenállás egyik élére irányítva az anyag egyik részét eltávolítjuk. Ezzel az ellenállás nagyobb értékűvé válik. Mindez automatizálható is, és megfelelően érzékeny vezérléssel ± 0,025% tűrés érhető el. Több fúvófej segítségével több ellenállást lehet egyszerre beállítani. Automatikus mérő- és vezérlőberendezéshez kapcsolva gyorsan és jó hatással készíthetjük az ellenállásokat. A beszabályozás költsége közvetlenül függ a kívánt tűréstől. A csiszolásos beállítás igen hatásos, de az ellenállás felületét ez feltárja, és így az ellenállás belseje a környezet hatásainak van kitéve. Éppen ezért a már beállított ellenállásokat védő üveg vagy műanyag bevonattal ismét le kell zárni. A vastagréteg-áramkörök számos gyártója csupán ellenálláshálózatokat gyárt. A vastagréteg-kondenzátorok azonban dielektromos festékek szitanyomásával éppoly könnyen gyárthatók. A legtöbb vastag■ réteg-áramkört gyártó vállalat a legutóbbi időkig saját dielektromos festéket használt, mivel csak a legutóbbi időben kerültek piacra nyomóképes dielektromos keverékek. A vonatkozó recepteket egyébként Stermer R. L. 1964-ben tartott előadása tartalmazza. A vastagréteg-kondenzátor nyomtatott dielektromos rétegből áll, amelyet két, ugyancsak szitanyomással készült vezetőréteg közé helyeztek. Azélegzetes felépítést a 3. ábra mutatja. A nagyobb fajlagos kapacitást ilyen rétegek egymélra való nyomtatásával és párhuzamos kapcsolásával érhetjük el. A nyomtatott kondenzátorokat védőréteggel kell ellátni, többnyire üvegből, hogy a környezethatások ellen védjük és meggátoljuk azt, hogy az ellenelektróda a forrasz anyagába ötvöződjék. Mint a többi vastagrétegnyomófesték, úgy a dielektromos keverékek is üvegporból, szerves hordozóanyagból és az adott esetben még egy dielektromos porból állnak. A vastagréteg-kondenzátorokról számos közlemény jelent meg. A jelenlegi technikai szinten három alaposztály ismeretes, amelyek alapjában véve a következő dielektrikumokra épülnek: báriumtitanát, titánoxid és bórszilikát-üvegfritt. A báriumtitanátra épülő kondenzátorok felületi kapacitása nagy (25 mikronos dielektromos réteggel 8000 pF/cm 2), nagyfrekvencián azonban csökken a jóságuk (70 MHz frekvencián Q = 25) és ezért csupán blokk-kondenzátorokként használhatók. A titánoxid kondenzátorok felületi kapacitása valamivel kisebb (25 mikronos dielektrikumban C/A = 3000 pF/cm'’), ám egészen 500 MHz-ig viszonylag igen jó a jósági tényezőjük, és ezért hangoló kondenzátornak is alkalmasak. A harmadik kondenzátorcsoportot a vezeték keresztezésében a két fémvezető közé üvegpor szitanyomtatásával kapjuk. Erre a célra többféle keverék kapható. A vezetők szigetelése jó minőségű és a párhuzamos kapacitás igen kicsiny, akár csupán 0,5 pF. Mind a három kondenzátortípusnak az átütési jellemzői kiválóak. Az átütési szilárdság legalább 500 V/25 mikron. A rétegekben levő esetleges lyukak vagy szivárgási áramok nem jelentenek problémát. A vastagréteg-kondenzátorok néhány tulajdonságát így foglalhatjuk össze: Báriumtitanátos kondenzátorok: felületi kapacitás 25 mikronos dielektrikummal 8000 pF/cm2, kapacitástartomány 100 ... 10 000 pF, tűrések beégetési állapotban 10... 20%, beszabályozva 1%, a hőfok változási tényező 1000 : 106 °C, az átütési szilárdság 25 mikronos dielektrikumra legalább 500 V, a jósági tényező 100 kHz-en 100, 70 MHz-en pedig 25. ..; 2 Titándioxidos kondenzátorok: felületi kapacitás 25 mikronos dielektrikummal 3000 pF/cm2, kapacitástartomány 10... 1000 pF, atűrések égetett, ill. beszabályozott állapotban az előző típusévalazonosak; a hőfokváltozási tényező 200 . 10—az átütési szilárdsága ugyanolyan, mint az előző típusé, jósági tényezője 100 kHz-en több mint 200, 70 MHz-en pedig legalább 100. Elvándorlásokkal szemben mind a két kondenzátortípus viszonylag stabil. A kondenzátorok előírt értékre való beszabályozása legcélszerűbben homokfúvatással végezhető el. J. Ä 0‘Connel és E. A. Zaratkiewicz: Vaslagrétenek 6, aura: v asiagreieg-munu htiiicauids g^«uutsi anmiauiuju. *—uuiuuou, ~ 3=keverés; 4=tisztítás; 5=vezetőfesték nyomtatása (induktivitásé is); 6=vezetők és induktivitások beégetése (850__1000° C); 7=szitakészítés; 8=rajzmunkák, negatív emulziók; 9=dielektromos festék; 10=dielektromos festék nyomtatása; 11·elektródák beégetése (775° C); 12=ellenelektródák festékanyaga (kondenzátor); 13=ellenelektródák nyomtatása; 14=ellenelektródák beégetése (750° C); 15=élenállásfesték; 16=ellenállásfesték nyomtatása; 17=ellenállások beégetése (750° C); 18=lecsiszolás; 19=behangolás és vizsgálat; 20=bevonófesték; 21=bevonófesték nyomtatása; 22=bevonat beégetése (550° C); 23=huzal,forrasz, folyasztó stb; 24=forrasz és folyasztó; 25=huzalak hajlítása és levágása; 26=diszkrét elemek és huzalok beégetése; 27=bemártó forrasztás (300 .. .400° C); 28=csomagolás és bélyegzés; 29=anyagelőkészítés; 30=végső csomagolás. őket differenciál-erősítőknél, láncáramköröknél és digitálisanalóg átalakítóknál precíz ellenálláshálózatok készítésére. A vastagréteg-technológia viszont meglepő módon arra alkalmas, hogy lineáris mikkombinálható, ami lehetővé teszi, hogy az integrált áramkörök technológiájával nem is gyártható összetett köröket készítsünk. Ez a technológia végeredményben teljes rendszerek előállítására alkalmas. csatlakozót 1. ábra: A vastagréteg technológia funkcionális elemei. A teljes eljárás A 2. ábra bemutatja egy tipikus vastagréteg-hibrid áramkör gyártásának fokozatait, ahol az áramkörben a vezetők, az ellenállások, a kondenzátorok és az induktivitások szitanyomással készülnek, míg más áramkörök huzalozással vannak beerősítve. A folyamatábra az egyes lépések rendkívül tagolt felosztását mutatja. Az olyan áramkörök, amelyekben pl. nincsenek kondenzátorok, sokkal kevesebb lépéssel gyárthatók. Az eljárás alapjában véve egymás utáni műveletek sorából áll. A passzív áramköröket egymás után rétegenként viszik fel és égetik be. Az égetés feltételeit fokozatról fokozatra enyhítik, hogy így a gyártási műveletsorozat megvalósítható legyen. Minden egyes gyártási fokozatban az alapvető lépések azonos sorát találjuk: a) a szokásos fotolitográfiai eljárással rozsdamentes acélból szelektív nyomószitát készítünk; b) a hordozóra a megfelelő festéket vagy pasztát rányomtatjuk; c) a levegőn való előszárítás után a pasztát vagy a festéket beégetjük. A folyamatábrán ugyanezt a „körfolyamatban levő körfolyamatot’* az 1 ... 4. fokozatokra mutatjuk be. Miután a passzív alkotóelemek elkészültek, akkor akár homokfúvatással, akár egyéb módszerrel a kívánt tűrésen, belüli értékre hozzuk őket (5. fokozat). Ahhoz, hogy a passzív elemeket a külső környezet hatásaitól megvédjük, a behangolás uan általában zománc vagy üvegszerű védőbevonattal, ill. műanyag tokozással látjuk el őket (6. fokozat). A 7. fokozatban a bekötő és egyéb alkatrészeket helyezzük be, és mártó vagy folyasztó forrasztással kötjük be. A gyártást a végleges tokozás zárja le (8. fokozat). Nyomómatricák gyártásához az áramkör megfelelő kapcsolási tervére van szükség. Minden egyes felviendő rétegre vonatkozólag külön matricát kell készíteni és használni. A továbbiakban az eljárás egyes részleteit írjuk le. Amint az egyes alkatrészek, ellenállások, kondenzátorok stb. iránti követelmények változnak, úgy az elkészítésükhöz is megfelelő összetételű festék, ill. paszta szükséges. Minden egyes elemtípust más-más nyomófestékkel készítünk el. A kívánt villamos tulajdonságok megteremtésére szükséges szilárd alkotórészek a festékben, ill. a pasztában sokkristályos alakban vannak jelen; a vezetők esetében a fémek vagy a fémötvözetek hányada igen nagy, a kondenzátorok esetében sok a dielektrikum stb. Ezenkívül még kötőanyagot — pl. üveget — adunk hozzá, hogy a fémes vagy a dielektromos anyagot egymáshoz és a hordozóhoz kössük. Ahhoz, hogy a nyomtatás követelményeinek is eleget tegyünk, ezeket az alkotókat valamilyen szerves hordozóanyaggal, pl. butil-celloszolv-acetáttal, butilkarbitol-acetáttal vagy terpentinnel tárjuk fel. Fontos, hogy ezeket a pasztákat, ill. festékeket jól kevert állapotban tartsuk. Annak ellenére, hogy eleve nagy viszkozitással készülnek, mégis szétválhatnak, ill. leragadhatnak — koruktól és előtörténetüktől függően. A homogenitás elérésére a festéket vagy a pasztát használat előtt alaposan fel kell keverni. A párolgás okozta oldószer-veszteségeket rendszeres viszkozitásméréssel kell megállapítani. Legtöbbször a Brookfield viszkozimétert használják. Az átlagos festékek, ill. paszták viszkozitása 2000 poise. A szita segítségével a festéket szelektív módon visszük fel a hordozóra. A szita finom szövésű huzalanyagból, általa- gxwícecvcl, ívcipj UiK aZUitm 3l munkanegatívot. Egy hatfokozatú, 70 MHz-es középfrekvenciájú erősítő esetében a hordozó egyik oldalán az ellenállások és a vezetők vannak, a másik oldalán pedig a kondenzátorok és a közbenső bekötések. Az elkészítéshez a közbenső bekötésekre, a kondenzátorok dielektrikumaira, az ellenállásokra, a fedőrétegre külön rajzok szükségesek. Minden egyes részrajzra meg kell ismételni a fotolitográfiai eljárást. Minden egyes nyomathoz külön szitát kell készíteni. A sablonok és a sziták elkészítése igen egyszerű, kb. egy órai munkával elkészíthetők, ezért az áramköri változás, tantasa UM JU&g. A gyártónak mégis bizonyos tűrési lehetőségei vannak. A vastagabb rétegeket a hordozóhoz vett távolság csökkentésével, a vékonyabb rétegeket pedig e távolság növelésével kapjuk. Az optimális nyomási feltételeket általában tapasztalati úton állapítják meg, de ha egyszer ezeket megállapították, akkor a távolságot mechanikai segédeszközökkel tartani és biztosítani lehet, tehát a teljes reprodukálhatóságot el lehet érni. Mielőtt a nyomtatott festéket beégetnek, a nyomógépen kívül ki kell szárítani. A szárításhoz akár kemencében való hevítést, akár pedig átfutó szárító kemencén való átvezetést használhatunk. Beégető kemencék A vastagréteg-áramkörök gyártásának legkritikusabb szakasza a beégetési folyamat. Ekkor gőzölögnek el teljesen az illanó anyagok, bomlanak el a szerves maradványok, míg az üvegszerű alkotórészek a keveréket a hordozóhoz kötik. Ezzel egyszersmind az elemek villamos tulajdonságait állítják be. Amíg a vezetők és a dielektrikumok beégetésére közönséges polcos kemencéket lehet használni, addig az ily módon készített ellenállások tulajdonságai már erősen szórnak. Mivel a beégetés bonyolult kémiaifizikai reakciókkal jár, magát az égetési folyamatot pontosan reprodukálható szinten kell tartani. Ezt a legjobban mozgófenekű vilamos kemencékkel — pl. alagútkemenkcékkel — érhetjük el, amelyekben a hőmérsékletet mind a hevítési övezet közepén, mind pedig a végein szabályozzuk és ellenőrizzük. Épp így szükséges az átfutási sebesség szabályozása, mivel a nyomópasztákban bekövetkező reakciók függnek a hőmérséklet növelésétől és a lehűtéstől, továbbá a legmagasabb hőmérsékleti övezetben való tartózkodás idejétől. A szitanyomó berendezések és az egyéb szükséges készülékek a laboratóriumi méretektől kezdve a 20 m hosszú gyártóberendezésekig kaphatók. A legegyszerűbb beégető kemence mindössze a szárítószalagból, néhány fűtőelemből és egy hőmérsékletszabályozó berendezésből áll, míg a bonyolult kemencékben gázfüggönyök, elszívóberendezések és külön sebesség- és hőmérsékletszabályozás is található. Noha máris sok időt fordítottak arra, hogy meghatározott kemenceatmoszféráknak (pl. az oxigénnek és a nedvességkoncentrációnak) a rétegekre gyakorolt hatását megállapítsák, egyelőre még a szabad légáramhoz képest sehol sem észleltek javulást. Hordozóanyagok Az alapréteg — tehát a hordozóanyag — a vastagréteg eljárással készült elemek tulajdonságait jelentősen befolyásolja. A legjobban beváltak a kerámiai hordozók, mivel csupán ezek bírják kii az 1000 fok C-ig terjedő beégetési hőmérsékletet. Minden hordozósík legyen sima és zárványoktól mentes mert ez a reprodukálhatóság feltétele. A hordozó hőtágulási tényezője ugyancsak fontos, mert ez az ellenállások és a kapacitások hőfokváltozási tényezőjét befolyásolja. A hordozó hőtágulása bemelegedett elemek esetén az egyes részecskék egymásra gyakorolt nyomását megváltoztathatja. A leggyakrabban használt hordozó a 96 százalékos alumíniumoxid kerámia. Ez fizikai és villamos szempontból egyaránt kedvező tulajdonságú és jól bírja azokat a pasztákat, amelyekkel az ellenállásokat, a kondenzátorokat és a vezetőket készítjük. Egyéb Passzív elesnek Az induktivitásokat a vastagréteg-technológiában akár speciális alakú, akár zegzugos pályák nyomtatásával (a frekvenciától függően), vezető festékkel készítjük. A tekercsek jósági tényezőjét a rétegekre forraszfém felhordásával vagy galvanizálással javíthatjuk. A jósági tényező azonban ritkán haladja meg a 100 értéket. Spirális pályákkal, 0,13 mm széles vezetőkkel és 900 nH közötti induktivitásokat lehet előállítani. Ezek az értékek kb. még ötszörösükre növelhetők, ha az egyes vezetőket forritekkel csatoljuk. Ezek az induktivitások csupán 10 MHz felett használhatók. Kisebb frekvenciák esetében a spirális tekercsek túl nagy hordozófelületet foglalnak el. Ezért 10 MHz alatt inkább diszkrét (különálló) mikrominiatűr induktivitásokat használnak. A megbízható és reprodulkálható ellenállásokat ugyanolyan nyomtatási technikával készítjük, mint a vezetőket és az induktivitásokat. A vastagréteg-firamkörök egyes gyártói ma saját ellenállásfestéküket is használják, bár a többség inkább a Du Pont gyár ellenálláskeverékeivel dolgozik. Az utóbbiak nagy viszkozitású keverékek. Meghatározott mennyiségű fémet vagy fémoxidot tartalmaznak üvegszerű kötőanyaggal, szerves hordozóanyagban szuszpendálva. A Du Pont-gyár a szitanyomó ellenállásfestékeihez 732 fok C beégetési hőmérsékletet javasol. A 7800-as sorozat ellenállásai báriumtitanátra vannak nyomva, míg a 8000-es sorozatot 96 százalék alumíniumoxid kerámiára nyomtatják. A 7800-as sorozat alapja a palládiumoxid, a 8000-es sorozaté a palládiumezüst. Az üvegmennyiség határozza meg a fajlagos ellenállást. Az ellenállás értékét a festékkeverék, a nyomtatási eljárás és a beégetés sebessége stb. befolyásolja. A beégetési feltételek iránt a 7800-as sorozat kevésbé érzékeny, mint a 8000-es, bár a hőmérsékletingadozásokkal és a környezeti változásokkal szemben nem annyira stabil. A 8000-es sorozat jóval nagyobb ellenállástartományú. Itt viszont a nyomtatási és a beégetési folyamatot kell szigorúbban ellenőrizni. A legkedvezőbb tulajdonságokat (hőfokváltozási tényezőt, értéktartományt stb.) azonos sorozatú különféle festékek keverékével érhetjük el. A 8000-es sorozat fajlagos (négyzet-) ellenállása (25 mikronos réteggel) 3000... 5000 ohm, ami célszerű kompromisszum a különféle tulajdonságok között, és megfelelő értéktartományt nyújt. A nagyon kis felületi ellenállású ellenálláselemek festékeinek hőfokváltozási tényezője nagy, és a kis üvegkoncent-A vastagréteg-áramkörök alkalmazása főként két nagy típusra terjed ki: a) passzív hálózatok (beszerelt diszkrét ellenállásokkal is); b) vastagréteg-hibrid mikroáramkörök. A legutóbbi évtized folyamán néhányszor 10 millió ellenállásos és RC áramkört készítettek el, amelyeket kereskedelmi, ipari és katonai berendezésekben egyaránt felhasználtak. A passzív hálózatok alkalmazásánál a legnagyobb előny a tömeggyártású vastagréteg-áramkörök minimmális költsége. A vastagréteg áramkörök fontos előnye, hogy minden közbenső bekötést egyidejűleg lehet elkészíteni, és ezzel az egyes bekötések fáradságos, hegesztése vagy forrasztása elmarad. A diszkrét aktív elemeknek a hordozóra való felerősítése digitális, lineáris és impulzuskapcsolókörök sokféleségének előállítását teszi lehetővé, és ezek az egyenáramtól az 500 MHz-ig terjedő frekvenciatartományban használhatók. A vastagréteg áramköröket a legtöbb esetben itt is a diszkrét elemes „elődök” átalakításával kapjuk; a fejlesztési lehetőségek óriásiak. A.7, IBM—360 típusú számítógépek digitális vastagréteg-köreinek kis jelű alkalmazásaitól eltekintve a legtöbb vastagréteg áramkört a lineáris és digitális csatlakozó áramkörökben (interface) használják Az ITT pl. egy miniatürizált GHz-es mikrohullámú adó vevő berendezést fejlesztett é gyártott, amelyben minden 15 MHz alatt működő fokozatú vastagréteg-technikával állítottak elő. Ennek az állomásnak minden nagyfrekvenciás áramköre modulok alakjába készült, mind a 22 mikroárami kör 75 mm maximális méreti A 4. ábrán láthatunk eg szerelt vastagréteg-horchot, amely a 70 MHz-es középfrekvenciás erősítőhöz tartozik, tranzisztoroldalon 21 nyomtatott kondenzátor, az ellenket oldalon pedigalsó, tükörkéi 23 nyomtatott ellenállásra. Ebből jól láthatjuk, hogy vastagréteg-technológia milye sokoldalú lehetőséget nyújt s áramkörök fejlesztőinek. A ITT konszern kutatólaboratóriumában jelenleg azon dogozunk, hogy a vastagrétes technológiát a GHz tartományra kiterjesszük. Az ezenkívl folytatott anyagfejlesztési tanulmányok az elektronikai elmek tulajdonságait javítják Ezenkívül lineáris integrá áramköröket kívánunk vastag réteg-RCL hálózatokkal együ alkalmazni. Alkalmazások 4. ábra: 70 MHz-es erősítő készre szerelt vastagréteg áramköri egysége. Maximális hosszméret 75 mm.