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11.11.1983 - 

Zwischen Chips und Leiterplatten eine Welt für sich:

Hybridschaltungen werden automatisch gefertigt

MÜNCHEN (pi) - Zwischen die hochintegrierten Schaltungen der Mikroelektronik, die Chips. und die Schaltkreise und Leiterplatten. die mit einzelnen, sogenannten diskreten Bauelementen aufgebaut sind, haben sich in den letzten Jahren die hybriden Mikroschaltungen geschoben. Dabei werden sich die unterschiedlichen Prinzipien gegenseitig kaum verdrängen: die Anwendung entscheidet über den Einsatz.

Bei hybriden Mikroschaltungen werden Leiterbahnen, Widerstände, einfache Spulen und Kondensatoren auf einem isolierenden Substrat aufgebracht, und dann die aktiven Bauelemente, größere Kondensatoren und Spulen aufgelötet. Kennzeichnend für derartige Schaltungen ist die gemeinsame Herstellung mehrerer Schaltelemente auf dem Substrat. Bei der verbreiteteren Dickschichttechnik, die sich eher für einfachere Schaltungen eignet, geschieht dies mit Hilfe des Siebdrucks; in der Dünnfilmtechnik (besser für komplexe Schaltungen geeignet) werden die Schichten durch Aufdampfen oder "Sputtern" hergestellt.

Es gibt bereits unzählige gekapselte, vorgemessene und selektierte Spezialbauelemente in Miniaturen, die ihre verzinnten Anschlüsse in einer Ebene angeordnet haben und sich - auf das Substrat gelegt - im Reflow-Verfahren leicht löten lassen: von Transistoren über ICs, Keramik- und Tantalkondensatoren bis hin zu Hf-Drosseln - auch automatengerecht auf Bändern und Rollen. Die hybriden Schaltungen sind meist bedeutend zuverlässiger als die Gesamtheit ihrer Komponenten (kleinere Zahl von Lötstellen, stabileres Substrat, ein Gehäuse statt mehreren).

Im Unterschied zu den integrierten Schaltungen sind die Hybride auf einem nichtleitenden Substrat aufgebaut (Keramik, Saphir, Spinell, neuerdings auch emaillierte Metalle) und enthalten nur passive Elemente während die aktiven nachträglich hinzugefügt werden. Doch sind die Grenzen zwischen den Verfahren fließend geworden, es gibt heute bereits Dickfilm-Pasten, die gute Schalteigenschaften zeigen und beispielsweise ein aktives Diac (Dioden-Wechselstromschalter) ersetzen können.

Wie der Name andeutet, ist die galvanisch abgesetzte Schicht unterschiedlich dick: bei Dünnfilm-Hybriden 0,02 bis 1 Mikrometer, bei Dickfilmen 10 bis 50 Mikrometer. Gegenüber Leiterplatten bestehen folgende Vorteile: bessere Hf-Eigenschaften, kleinere Abmessungen, höhere Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit bei Großserien sowie sehr gute Reproduzierbarkeit.

Gegenüber integrierten Schaltungen liegen die Vorteile in der wesentlich größeren konstruktiven Flexibilität, kurzen Entwicklungszeiten, hohen Strömen, Spannungen und Leistungen, höheren Arbeitsfrequenzen, mechanischer Beständigkeit und im beliebigen Mischen aktiver Bauelemente unterschiedlichster Technologien - dabei sind auch kleinere und mittlere Serien rentabel (Nachteile dagegen: geringere Packungsdichte, höhere Kosten bei sehr großen Stückzahlen).

Doch die unterschiedlichen Verfahren werden sich nebeneinander behaupten und nicht gegenseitig verdrängen: Der jeweilige Einsatzfall entscheidet für IC, Hybridschaltung oder Leiterplatte.