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2025-11-08T16:18:29Z

Einsatzgebiete: Ref. Mess- und Regeltechnik

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[[Datei:Hybridschaltung.jpg|mini|Hybridschaltung mit laserabgeglichenen [[Elektrischer Widerstand|Widerständen]] (schwarze Flächen), aufgelöteten [[Integrierter Schaltkreis|integrierten Schaltkreisen]] und einem [[Elektrolytkondensator]] (gelb).]]
Die '''Dickschicht-Hybridtechnik''' ist eine [[Aufbau- und Verbindungstechnik]] zur Herstellung [[Elektronische Schaltung|elektronischer Schaltungen]]<ref name="industri-Renaissa">{{Internetquelle |autor= |url=https://epp.industrie.de/allgemein/renaissance-der-hybridsiebe/ |titel=Renaissance der Hybridsiebe |werk=epp.industrie.de |datum=2001-06-01 |abruf=2025-11-07}}</ref> (Dickschicht-Hybridschaltung), bei welcher sowohl [[Integrierter Schaltkreis|integrierte]] als auch [[Diskretes Bauelement|diskrete]] Bauelemente verwendet werden.<ref name="spektrum-3021">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.spektrum.de/lexikon/physik/dickschichttechnik/3021 |titel=Dickschichttechnik - Lexikon der Physik |werk=spektrum.de |datum=2005-11-08 |abruf=2025-11-08}}</ref> Die '''Dickschichttechnik''' wird allgemein auch zur Fertigung von darin integrierten oder diskreten [[Schichtwiderstand|Widerständen]] und Trimm-[[Potentiometer]]n verwendet.

== Verfahren ==
[[Datei:STK5392 case opened.jpg|mini|Geöffnete Dickschichtschaltung (mit [[Drahtbonden|drahtgebondeten]] [[Diode]]n und [[Transistor]]en).]]
Als Trägermaterial dienen meist Platten aus [[Aluminiumoxid]]-Keramik[[Substrat (Materialwissenschaft)|substrat]] (Al2O3) oder für die LTCC-Technologie ({{enS|[[Low Temperature Cofired Ceramics]]}}) auch niedrig sinternde Keramikfolien sowie [[Aluminiumnitrid]]-Keramiken (AlN)<ref name="industri-Renaissa" /> für Anwendungen mit hoher thermischer Bandbreite, da die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitrid noch einmal deutlich höher ist als die von Aluminiumoxid (AlN: 200 W/mK, Al2O3 40 W/mK). Übliche [[FR-4]] [[Leiterplatten]] aus glasfaserverstärktem [[Epoxidharz]] können wegen zu niedriger Temperaturfestigkeit nicht verwendet werden.<ref name="industri-Renaissa" /> Aluminiumoxidkeramik hat überdies einen niedrigeren dielektrischen [[Verlustwinkel|Verlustfaktor]] und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als FR-4 oder andere Platinenmaterialien, was oft ein Einsatzkriterium der Dickschichttechnik ist.

Die [[Leiterbahn]]en werden drucktechnisch im [[Siebdruck]]verfahren aufgebracht<ref name="industri-Renaissa" /> und dürfen sich – mittels Isolierschichten – auch kreuzen. Aufgrund des Siebdruckverfahrens ist die minimale Leiterbahnbreite, abhängig von der eingesetzten Metalllegierung, auf etwa 0,05 mm begrenzt. Leiterbahnen, Isolationsbahnen und Glasprotektionen werden in der Regel bei um die 800 °C eingebrannt,<ref name="industri-Renaissa" /> sie sind somit extrem stabil und robust. Ebenso werden [[Elektrischer Widerstand|elektrische Widerstände]] aufgedruckt und eingebrannt, welche gegebenenfalls nachträglich durch aktives (Zielwerte: Strom, Frequenz, Leistung) oder passives (Zielwert Widerstand) [[Lasertrimmen]] einem Feinabgleich unterzogen werden. Seltener werden auch [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensatoren]] gedruckt – es sind jedoch nur kleine Werte (< 1 nF) herstellbar.

Der derart bedruckte Träger wird gebrannt, wobei die aufgebrachten [[Fritte (Werkstoff)|Fritten]] (Pulvermischungen für Widerstände, Isolationen oder Leiterbahnen) zu sehr widerstandsfähigen und zuverlässigen Schichten verschmelzen. Jede Lage, egal ob Isolierung oder Leiterbahn, muss separat gebrannt werden. Gegebenenfalls müssen, um Höhenunterschiede auszugleichen, Fülllagen gedruckt und gebrannt werden. Für mehrlagige Dickschichtschaltungen werden daher schnell eine deutlich zweistellige Anzahl von Druck- und Einbrennvorgängen notwendig.

Diese Dickschichtschaltung kann dann mit weiteren, nicht drucktechnisch herstellbaren Bauteilen wie [[Elektrisches Bauelement#Passive und aktive Bauelemente|aktiven Bauelementen]] oder [[Elektrolytkondensator]]en bestückt werden. Der Einsatz von Halbleiter-[[Die (Halbleitertechnik)|Chips]] ohne Gehäuse ([[Nacktchipmontage]]) bietet sich aufgrund der guten [[Wärmeleitfähigkeit]] des Trägersubstrats an. Die gebräuchlichsten Verbindungstechniken für die auf dem Trägermaterial angebrachten Bauteile sind das [[Reflow-Löten]] und das [[Chipbonden|Chip-]] und Drahtbonden.

Technologisch bedingt sind die Bauteiltoleranzen ursprünglich hoch, Widerstände können jedoch nachträglich per Laser abgeglichen werden. Die Langzeitstabilität ist sehr gut, der Abgleich kann die Stabilität und Klimafestigkeit dann beeinträchtigen, wenn die Umgebungsstoffe Reaktionen mit dem Widerstandsmaterial eingehen können.

== Vorteile ==
* Einsatz von Bauteilen verschiedener [[Fertigungstechnik]]en möglich<ref name="spektrum-3021"/>
* Substrat ist ein guter, [[Dielektrischer Verlustfaktor|verlustarmer]] [[Nichtleiter|Isolator]]
* Wärmemanagement -Verlustleistung wird gut über das Substrat abgeführt (annähernd gleiche Temperatur über die ganze Schaltung hinweg, hohe thermische Leitfähigkeit)
* drucktechnisch realisierbare Widerstände höchster Genauigkeit (Laserabgleich, besser als 0,1 %) in weiten Wertebereichen (Milli- bis Mega[[ohm]])
* Schaltungen können in Verbindung mit metallischen Deckeln (auch „Lids“ genannt) hermetisch dicht hergestellt werden. Hierzu werden die Lids unter Schutzgas wie Stickstoff aufgelötet.
* Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid haben ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Silizium-Halbleiter. Durch diese angepasste Eigenschaft ist ein Einsatz in Anwendungen mit hoher Temperaturbandbreite möglich.<ref name="industri-Renaissa" />
* Unbefugte Dritte können die Schaltung schwer kopieren.

== Einsatzgebiete ==
[[Datei:Hybridcircuit.jpg|mini|Umgossenes Dickschichtmodul (braun), bestückt auf einer [[Leiterplatte]]]]
Dickschicht-[[elektrische Schaltung|Schaltungen]] können – je nach Applikation und Verwendungszweck – als Alternative für herkömmliche Lösung in [[Surface-mounted device|SMD]]-Technik auf [[Leiterplatte]] sinnvoll nutzbar sein, vor allem wenn letztere technische Schwierigkeiten haben. Gerade hinsichtlich der Faktoren [[Miniaturisierung]] (zur Verfügung stehende Fläche für die Elektronik), [[Wärmeleitfähigkeit]], höhere Betriebs- bzw. Umgebungstemperaturen und sonstigen extremeren Umgebungsbedingungen (z. B. Vakuum) sind die technischen Vorteile einer Hybridschaltung unbestritten. Insbesondere auch den genauen Abgleich von Widerständen lassen sich [[Messbrücke]]n z. B. für Sensoren genaustens ausführen.

Dickschicht-Schaltungen werden unter anderem in folgenden Bereichen eingesetzt:
* [[Automobilelektronik]]:<ref name="industri-Renaissa" /> (Motor- und Getriebesteuerung, [[Antiblockiersystem|ABS]], [[Laderegler]] etc.)
* Industrie- und [[Leistungselektronik]]<ref name="industri-Renaissa" />
* Mess- und Regeltechnik<ref>{{Internetquelle |autor=P. Dullenkopf |url=https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-7091-8821-7_10 |titel=Thermische Stabilisierung von Meßschaltungen in Dickschicht-Hybrid-Technik |werk=link.springer.com |sprache=en |datum=1985 |abruf=2025-11-08}}</ref>
* [[Sensor]]en hoher Beanspruchung oder ungünstiger Umgebungsbedingungen (z. B. [[Lambdasonde]], Drucksensoren, Luftmassenmessung, Tanksensoren)
* Militär- sowie [[Luft- und Raumfahrttechnik]]
* [[Telekommunikation]]<ref name="industri-Renaissa" /><ref name="ingenieu-2019-11-06">{{Internetquelle |autor=Michael van den Heuvel |url=https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/elektronik/feine-strukturen-fuer-den-5g-mobilfunk/ |titel=Feine Strukturen für den 5G-Mobilfunk |werk=ingenieur.de |datum=2019-11-06 |abruf=2025-11-07}}</ref>
* Hochleistungscomputersysteme
* [[Unterhaltungselektronik]]<ref name="industri-Renaissa" /> ([[Niederfrequenz]]-[[Endstufe]]n mittlerer Leistung)
* [[Hochfrequenz]]-[[Baugruppe]]n (z. B. [[Antennenverstärker]] und kleine Sender)

== Siehe auch ==
* [[Multi-Chip-Modul]]
* [[Dünne Schichten]]
* [[KME3]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Hybrid integrated circuits|Integrierte Hybridschaltkreise}}
* Technische Universität Dresden, [https://www.avt.et.tu-dresden.de/fileadmin/dokumente/lehre/5_tde1_und_avt/Dickschichttechnik_2014.pdf ''Dickschichttechnik''], 2014 (PDF, 472 kB)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik]]
[[Kategorie:Druckverfahren]]
[[Kategorie:Durchdruck]]

Dickschicht-Hybridtechnik - Versionsgeschichte

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