Dünn- und Dickschichtwiderstände Selbst bei >200 °C höchst funktionssicher

Bild 1: Die Bauteile wurden nach 2.000 Stunden stabiler, und die Abweichung fiel auf unter 0,5 %.
Bild 1: Die Bauteile wurden nach 2.000 Stunden stabiler, und die Abweichung fiel auf unter 0,5 %.

Dünn- und Dickschicht-Herstellverfahren, welche die Firma Vishay Sfernice bei ihren Widerstand-Chip-Arrays verwendet, können die Schwankungsbreite der wichtigsten Kenndaten selbst bei Betriebstemperaturen weit über 200 °C - im Vergleich zu diskreten Chipwiderständen - nahezu halbieren.

Die bei Vishay Sfernice verwendete Dickschicht-Widerstandstinte, die bei der Herstellung von Dickschichtbauteilen zum Einsatz kommt, verfügt über Eigenschaften, die einen sicheren Betrieb der damit realisierten Bauteile bei Temperaturen bis zu 230 °C mit Last und 245 °C ohne Last gewährleisten. Deren Eigenschaften gehen damit weit über die Fähigkeiten der auf dem Markt verfügbaren Standard-Rutheniumoxid-Tinte hinaus.
Die folgenden Ausführungen beschreiben, mit welchen Testverfahren die Stabilität der verwendeten Tinte untersucht wurde. Gleiches gilt für die mit der Widerstandstinte realisierten Widerstands-Chip-Arrays und insbesondere für die Anschlüsse, die sich bei diesen Bauteilen als sehr fehleranfällig erwiesen haben.

Untersuchung der Load-Life-Stabilität

Die in Bild 1 wiedergegebenen Lebensdauerkurven veranschaulichen das Verhalten der mit Dickschichttechnologie realisierten Bauteile bei 125 °C sowie bei Nennleistung, was dem Verhalten der Hochtemperatur-Dickschicht bei Pn/10 und einer Umgebungstemperatur von 220 °C (230 °C Sperrschichttemperatur) ähnlich ist. Das Testen verschiedener Chargen (mit verschiedener Resistivität) zeigt nach 1.000 Stunden ein ähnliches Verhalten. Im Anschluss erfolgten umfassende Tests über einen Zeitraum von 4.000 Stunden an einer hohen Zahl von Hochtemperatur-Dickschicht-Chip-Widerständen.

Im nächsten Schritt fanden Tests bei höheren Temperaturen statt (siehe Bild 2). Die Bauteile wurden unter Anwendung des HMP-Verfahrens (93,5 % Pb, 5 % Sn, 1,5 % Ag) auf Polyimid (Standard-Verkupferung) montiert. Nach 500 Stunden erfolgte die Kontrolle der Load-Life-Stabilität; doch die Leiterplatte versagte nach 500 Stunden.