DE3231118C1 - Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE3231118C1
DE3231118C1 DE3231118A DE3231118A DE3231118C1 DE 3231118 C1 DE3231118 C1 DE 3231118C1 DE 3231118 A DE3231118 A DE 3231118A DE 3231118 A DE3231118 A DE 3231118A DE 3231118 C1 DE3231118 C1 DE 3231118C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate body
circuit arrangement
varistor
ceramic
zinc oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3231118A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Dipl.-Phys. 8222 Ruhpolding Einzinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE3231118A priority Critical patent/DE3231118C1/de
Priority to US06/516,676 priority patent/US4506285A/en
Priority to DE8383108085T priority patent/DE3381764D1/de
Priority to EP19830108085 priority patent/EP0103748B1/de
Priority to JP58150892A priority patent/JPS5954264A/ja
Application granted granted Critical
Publication of DE3231118C1 publication Critical patent/DE3231118C1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/647—Resistive arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01025—Manganese [Mn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

Description

entsprechend voneinander abhängig, wobei K eine Materialkonstante und α der Koeffizient der Nichtlinearität ist. Der Zinkoxid-Keramikkörper eines Varistors kann durch und durch die elektrische Varistoreigenschaft haben. Bekannt sind aber auch solche Varistoren, bei denen nur ein Schichtbereich des Zinkoxid-Keramikkörpers diese Varistoreigenschaft hat (DE-OS 28 20 118, DE-OS 29 21 497). Das Zinkoxid des übrigen Anteils des Keramikkörpers eines solchen Varistors ist spannungsunabhängig stets niederohmig.
Hergestellt wird ein solcher Varistor z. B. dadurch, daß zunächst ein spannungsunabhängig niederohmiger Zinkoxid-Keramikkörper hergestellt wird, und zwar durch Mischen der Ausgangssubstanzen, Mahlen des Schlickers, Pressen zu Formkörpern und Sintern der Formkörper. Die Varistoreigenschaft wird dann nachträglich durch Eindiffusion von einem oder mehreren der Dotierungsstoffe, wie z. B. Wismutoxid, Boroxid, Kobaltoxid, Antimonoxid, Chromoxid, Titanoxid, Praseodymoxid, Kalziumoxid und anderen, erzielt.
Im Zusammenhang mit der Verwendung von Schaltungen, die z. B. reine Halbleiterschaltungen oder Hybridschaltungen sind, ist das Bestreben stets danach gerichtet, Überspannungsschutz mit möglichst induktivitätsarmem Aufbau bei möglichst geringem Raumbedarf zu erreichen. Induktivitätsbehafteter Aufbau des Überspannungsschutzes führt zu einer Verminderung der Schutzwirkung bei Überspannungen mit hoher Anstiegsgeschwindigkeit. Auch soll eine jeweilige neue Schaltungsanordnung mit den Verfahren herzustellen sein, die schon bisher verwendet wurden und auf die die Produktionsbetriebe eingerichtet sind.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für eine Kombination aus einer oder mehreren integrierten Schaltungsanordnungen mit gegebenenfalls weiteren Bauelementen und aus einem oder mehreren
Varistoren eine solche induktivitätsarme kombinierte Schaltungsanordnung anzugeben, die einerseits den Fertigungsmethoden angepaßt ist und andererseits möglichst wenig Raum beansprucht.
Diese Aufgabe wird für eine kombinierte Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß mit Hilfe der Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst. Nach einem anspruchsgemäßen Verfahren kann eine solche kombinierte Schaltungsanordnung besonders vorteilhaft hergestellt werden.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß der Varistor ein in die kombinierte Schaltungsanordnung integriertes Bauteil sein soll. Die Überlegungen gehen dahin, den für eine kombinierte Schaltungsanordnung und insbesondere für mehrere zusammengehörige integrierte Schaltungen und weitere Bauelemente im Regelfall verwendeten Trägerkörper als Substratkörper der Gesamtkombination auszubilden und in diesem Substratkörper den oder die notwendigen Varistoren zu realisieren. Anstatt niederohmige Zinkoxid-Keramik für einen Varistor zu verwenden, ist vorgesehen, für den Substratkörper eine elektrisch isolierende bzw. möglichst hochohmige Zinkoxid-Keramik zu verwenden.
Auf dem isolierenden Substratkörper aus Zinkoxid befinden sich eine oder mehrere integrierte Schaltungen), ggf. weitere Bauelemente, und die zugehörigen elektrischen Leiterbahnen. Flächenanteiie des gemäß einem Merkmal der Erfindung vorgesehenen isolierenden Zinkoxid-Substratkörpers, die weder für integrierte Schaltungen noch für Leiterbahnen benötigt werden, stehen für den einen oder die mehreren Varistoren zur Verfügung. Für den einen oder die mehreren Varistoren können sogar auch Flächen- bzw. Volumenanteile des Substratkörpers verwendet werden, auf denen sich zumindest teilweise ein oder mehrere integrierte Schaltungen und gegebenenfalls sonstige Bauelemente befinden. Dies ist z. B. dann besonders günstig, wenn sich eine solche Schaltung auf bzw. über der Masseelektrode des Varistors befindet, wobei diese Masseelektrode außerdem noch eine Abschirmung für die darüberliegende Schaltung bewirkt.
Das Zinkoxid-Material unterhalb solcher Flächenanteile ist durch Indiffusion von Dotierungsstoffen aus dem zuvor elektrisch isolierenden Zustand in den « Zustand mit Varistoreigenschaft umgewandelt. Insbesondere zum Schutz gegen Überspannungen mit hoher Energie ist es vorteilhaft, unterhalb des jeweiligen Flächenanteils des Substratkörpers diesen in seiner ganzen Dicke die Varistoreigenschaft zu geben. Dann so liegt der Varistor zwischen einer Elektrode auf der Vorderseite des Substratkörpers und einer Gegenelektrode auf der Rückseite dieses Substratkörpers vor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße kombinierte Schaltungsanordnung,
F i g. 2 das Schaltbild dazu,
F i g. 3 eine Übersichtsdarstellung einer Hybridschaltung und F i g. 4 ein Flußdiagramm zum Herstellungsverfahren; F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform.
F i g. 1 zeigt mit 1 bezeichnet ein Beispiel einer erfindungsgemäßen kombinierten Schaltungsanordnung mit zwei Varistoren 2 und 3 und einer integrierten Schaltung 4. Die integrierte Schaltung 4 ist auf der (in der F i g. 1 oberen) Oberfläche des Substratkörpers 5 aus elektrisch isolierender Zinkoxid-Keramik angebracht. Mit 6 sind Leiterbahnen bezeichnet, die bis an den jeweils benachbarten Rand des Substratkörpers 5 reichen und dort Anschlußkontakte bilden. Diese Leiterbahnen reichen bis nahe an die Schaltung 4 heran und sind jeweils mit den zugehörigen Kontakten dieser Schaltung 4 durch Drahtverbindungen 7 elektrisch verbunden.
Unterhalb dieser durch Schraffur hervorgehobenen Flächenanteile der Varistoren 2 und 3 ist das Zinkoxid-Material des Substratkörpers 5 mit Varistoreigenschaft versehen. Dort ist das zuvor elektrisch isolierende bis hochohmige Zinkoxid-Material durch Dotierung in Varistor-Material umgewandelt.
Die beiden mit 8 bezeichneten, in der F i g. 1 gestrichelt eingetragenen Linien sind die Begrenzungen für eine auf der Rückseite des Substratkörpers 5 angebrachte Metallisierung, die in erster Linie als Gegenelektrode für die Varistoren 2 und 3 verwendet wird und außerdem auch als rückwärtige elektrische Abschirmung der integrierten Schaltung 4 dient. Auf denjenigen Anteilen der Rückseite des Substratkörpers 5, die auf der Vorderseite des Substratkörpers 5 angebrachten Leiterbahnen gegenüberliegen, ist vorzugsweise keine Metallisierung (der Rückseite) vorgesehen, um unnötige zusätzliche Kapazitäten zu vermeiden.
Sollten solche Kapazitäten jedoch nicht stören, können - sofern z. B. elektrische Abschirmung gewünscht wird — weitere Anteile der Rückseite des Substratkörpers 5 metallisiert sein. Diese rückseitige Metallisierung des Substratkörpers im Bereich zwischen den Linien 8 wird im Regelfall an Masse angeschlossen, wozu die Anschlußkontakte 9 vorhanden sind. Mit 10 und 11 sind die Anschlußkontakte des Substratkörpers bezeichnet, die für den Anschluß der elektrischen Versorgungsspannung vorgesehen sind. Diese Kontakte 10 und 11 sind mit den auf der Vorderseite des Substratkörpers 5 aufgebrachten Elektroden 12 bzw. 13 elektrisch verbunden, die zum besseren Erkennen durch Schraffur hervorgehoben sind. Diese Elektroden 12 bzw. 13 sind deckungsgleich mit den voranstehend erwähnten Varistoren 2 und 3, soweit diesen Elektroden 12, 13 auf der Rückseite des Substratkörpers 5 eine Gegenelektrode 8 gegenüberliegt.
Mit 14 sind die elektrischen Drahtverbindungen zwischen dem jeweiligen Varistor und der Schaltung 4 bezeichnet. Diese Verbindungen sind extrem kurz, so daß deren Eigeninduktivität minimal ist.
F i g. 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild des Aufbaus der Fig. 1. Die Schaltungssymbole der Fig.2 haben dieselben Bezugszeichen, die das gleiche elektronische Bauteil in der Anordnung der F i g. 1 hat. Aus dem Schaltbild der F i g. 2 ist zu erkennen, wie die die Schaltung 4 vor Überspannung schützenden Varistoren 2 und 3 elektrisch — in an sich bekannter Weise — in der Gesamtschaltung angeschlossen sind.
Ein Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, daß hier die hohen Eigeninduktivitäten der Anschlußleitungen der Varistoren praktisch vollständig wegfallen, so daß die Varistoren die integrierte Schaltung auch vor sehr steilen Überspannungsstößen schützen können.
Fig.3 zeigt eine Übersichtsdarstellung zu einer Ausführungsform mit einer Hybridschaltung mit mehreren integrierten Schaltungen 4, 4', 4" und weiteren Einzelbauelementen 34. Zugehörige Varistoren, die integrierte Bestandteile des Substratkörpers 5' sind, sind mit 2', 2" bzw. 3', 3" bezeichnet. Obige Einzelbauelemente können z. B. Vielschicht-Kondensatoren, Wider-
stände und dergleichen sein.
Der verwendete elektrisch isolierende Substratkörper besteht aus Zinkoxid, das mit beispielsweise 1 bis 5 Gew.-% Manganoxid oder Lithiumoxid zu einem Material mit sehr hohem spezifischen elektrischen Widerstand dotiert ist.
Fig.4 zeigt ein Flußdiagramm zum Herstellungsverfahren. Es wird pulverförmiges Zinkoxid mit dem vorgesehenen Manganoxid in wäßrigem Schlicker gemischt und gemahlen (41), entwässert und mit einem Plastifizierungsmittel, wie z. B. Polyviol, versetzt. Es werden dann Platten mit Dickenabmessungen zwischen 0,2 und 1 mm in der gewünschten Größe hergestellt, z. B. durch Formpressen oder Bandzieh-Verfahren (42). Die getrockneten Rohplatten werden schließlich bei Temperaturen zwischen 10500C und 12000C in Luft gesintert (43). Hierbei entsteht elektrisch isolierende Zinkoxid-Keramik.
Die hergestellten gesinterten Platten werden nunmehr beispielsweise im Siebdruck-Verfahren mit einem pastösen Gemisch aus vorzugsweise mehreren der Dotierungsoxide und einem organischen Bindemittel in den Bereichen bedruckt (44), in denen später die Varistoren 2, 3 vorliegen sollen. Als Oxide können bekanntermaßen für Varistor-Keramik verwendete Wismut-, Kobalt-, Antimon-, Chrom-, Titan-, Bor- und Praseodym-Oxide verwendet werden. Nachdem das aufgedruckte pastöse Gemisch getrocknet ist, erfolgt zur Herstellung der im vorgesehenen Substratkörper 5, 5' enthaltenen integrierten Varistoren 2 und/oder 3, (2'... 3'...) ein Temperprozeß (45) in oxidierender Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 750 und 12500C, 0,1 bis 2 h lang. Die in das Keramikmaterial des Substratkörpers 5 eindiffundierenden Oxide erzeugen elektrische Leitfähigkeit in dem zuvor isolierenden Kornvolumen und elektrisch isolierenden Kornrandschichten, wie sie prinzipiell bei einem bekannten Zinkoxid-Varistor vorliegen.
Die wie zur F i g. 1 ausführlich beschrieben vorgesehenen Elektroden-Metallisierungen 12, 13 der Varistoren 2, 3 werden z. B. durch Aufdampfen, Aufsputtern oder Siebdrucken mit Einbrennen entsprechender Metalle hergestellt (46). Dabei werden auch gleichzeitig die Anschluß-Leiterbahnen 6 und andere Kontakte und Leiterbahnen 9,10,11 hergestellt. Ein Substratkörper 5 ist damit fertig hergestellt zur Bestückung mit den entsprechenden integrierten Schaltungen und mit gegebenenfalls zusätzlich vorgesehenen elektronischen Bauelementen.
F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen in einem Substratkörper realisierbaren Varistor. Elektrode 53 und Gegenelektrode 58 befinden sich hier auf ein und derselben Oberfläche des im Ausschnitt dargestellten Substratkörpers 55, der vorzugsweise nur zu einem Anteil 56 seiner Dicke Varistoreigenschaften aufweist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Kombinierte Schaltungsanordnung (1) mit mehreren elektronischen Bauelementen (2,3,4), bei der
a) mindestens ein Bauelement (4) auf einem Substratkörper (5) angeordnet und
b) mit mindestens einem weiteren Bauelement (2, 3) das
c) in einem Teilbereich des Substratkörpers (5) ausgebildet ist, elektrisch leitend verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
15
d) der Substratkörper (5) aus Zinkoxid-Keramik besteht,
e) daß mindestens ein Teilbereich (2, 3) des Substratkörpers (5) als Keramik mit Varistoreigenschaften ausgebildet und mit zwei, auf einer oder beiden Oberflächen des Teilbereiches angeordneten Elektroden (8; 12, 13) versehen ist und das weitere Bauelement bildet und
f) daß die übrigen Bereiche des Substratkörpers (5) elektrisch wenigstens nahezu isolierend ausgeführt sind.
2. Kombinierte Schaltungsanordnung nach An-Spruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
g) sich auf dem Substratkörper (5') wenigstens eine integrierte Halbleiterschaltung (4, 4', 4") und wenigstens ein weiteres hybridisiertes elektronisches Bauelement (34) befindet (F ig. 3).
3. Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß
— zunächst ein plattenförmiger Substratkörper (5) aus Zinkoxid-Keramik hergestellt wird (41—43), wobei jedoch dem Ausgangsstoff Zinkoxid ein die Keramik elektrisch isolierend machender Dotierungsstoff zugegeben worden ist, daß
— in weiteren Verfahrensschritten für Varistoren (2,3) vorgesehene Flächenanteile des Substratkörpers (5) mit einem pastösen Gemisch aus Dotierungsstoffen belegt werden (44) und daß
— anschließend in einem Temperprozeß (45) bei Temperaturen zwischen 750 und 1380° C und 0,1 bis 2 Stunden die Varistoreigenschaft im Keramikmaterial des Substratkörpers (5) unterhalb der belegten Flächenanteile hergestellt wird.
60
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Schaltungsanordnung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff ist aus der DE-OS 21 20 787 bekannt. Es handelt sich dort um eine integrierte Schaltung aus aktiven und passiven Bauelementen, bei der Schichten aus Dotierstoffen zur Erzeugung aktiver Bauelemente und leitender Kontakte sowie Schichten aus Stoffen vorliegen, die Isolierschichten auf der Oberfläche eines Halbleiter-Substratkörpers bilden. Auf einer solchen Isolierschicht können weitere Schichten aufgebracht sein, die als Leiterbahnen, Widerstände oder Kondensatoren verwendet werden können. Für die Herstellung einer solchen Schaltungsanordnung ist dort angegeben, den Halbleiter-Substratkörper als gemeinsamen Substratkörper für die aktiven und passiven Bauelemente vorzusehen und das Aufbringen mittels Siebdruckes durchzuführen.
Insbesondere zum Schutz gegen Überspannungen ist es bekannt, Schaltungen — vorzugsweise Halbleiterschaltungen — Überspannungshalbleiter zuzuordnen. Hierfür eignen sich besonders Varistoren, die elektrisch mit Zuleitungen jeweiliger Schaltungen verbunden werden.
Vorzugsweise sind Varistoren aus dotierter Zinkoxid-Keramik bestehende Bauelemente mit an bzw. auf dem Keramikkörper befindlichen Elektroden (US-Patent 38 05 114). Bei niedriger anliegender Spannung hat ein Varistor hochohmiges Verhalten, und erst bei höherer anliegender Spannung wird er niederohmiger. Strom / und Spannung t/sind bei einem solchen Bauelement der Gleichung
DE3231118A 1982-08-20 1982-08-20 Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE3231118C1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3231118A DE3231118C1 (de) 1982-08-20 1982-08-20 Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung
US06/516,676 US4506285A (en) 1982-08-20 1983-07-25 Substrate made of varistor material having a plurality of electronic components mounted thereon
DE8383108085T DE3381764D1 (de) 1982-08-20 1983-08-16 Kombinierte schaltung mit varistor.
EP19830108085 EP0103748B1 (de) 1982-08-20 1983-08-16 Kombinierte Schaltung mit Varistor
JP58150892A JPS5954264A (ja) 1982-08-20 1983-08-18 複合電子回路およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3231118A DE3231118C1 (de) 1982-08-20 1982-08-20 Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3231118C1 true DE3231118C1 (de) 1983-11-03

Family

ID=6171378

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3231118A Expired DE3231118C1 (de) 1982-08-20 1982-08-20 Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE8383108085T Expired - Fee Related DE3381764D1 (de) 1982-08-20 1983-08-16 Kombinierte schaltung mit varistor.

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE8383108085T Expired - Fee Related DE3381764D1 (de) 1982-08-20 1983-08-16 Kombinierte schaltung mit varistor.

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4506285A (de)
EP (1) EP0103748B1 (de)
JP (1) JPS5954264A (de)
DE (2) DE3231118C1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0141179A2 (de) * 1983-09-28 1985-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Kombinierte Schaltung mit Varistor
DE3729013A1 (de) * 1987-08-31 1989-03-09 Siemens Ag Schaltungsanordnung mit einem varistor als ueberspannungsschutz fuer ein eine elektrische schaltung enthaltendes bauelement
FR2726941A1 (fr) * 1986-01-28 1996-05-15 Cimsa Cintra Dispositif integre de protection par varistance d'un composant electronique contre les effets d'un champ electro-magnetique ou de charges statiques
EP1794860A2 (de) * 2004-09-17 2007-06-13 Electronic Polymers, Inc. Einrichtungen und systeme zur unterdrückung elektrostatischer entladungen

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2524712B1 (fr) * 1982-03-31 1985-06-07 Radiotechnique Compelec Circuit hyperfrequence a condensateur integre et application a un circuit d'alimentation
EP0116454B1 (de) * 1983-02-11 1987-04-29 National Research Development Corporation Erhöhte lumineszierende oder luminometrische Prüfung
JP2508317B2 (ja) * 1989-11-17 1996-06-19 株式会社村田製作所 測温抵抗体
JP2508318B2 (ja) * 1989-11-17 1996-06-19 株式会社村田製作所 測温抵抗体
WO1993017438A1 (fr) * 1992-02-25 1993-09-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Galvanoresistance a l'oxyde de zinc et son procede de production
US5781682A (en) * 1996-02-01 1998-07-14 International Business Machines Corporation Low-cost packaging for parallel optical computer link
KR100219080B1 (ko) * 1996-08-09 1999-09-01 김영환 반도체 장치의 패키지용 리드프레임 및 반도체 장치
US5869898A (en) * 1997-04-25 1999-02-09 Nec Corporation Lead-frame having interdigitated signal and ground leads with high frequency leads positioned adjacent a corner and shielded by ground leads on either side thereof
US6094128A (en) * 1998-08-11 2000-07-25 Maida Development Company Overload protected solid state varistors
US20080035370A1 (en) * 1999-08-27 2008-02-14 Lex Kosowsky Device applications for voltage switchable dielectric material having conductive or semi-conductive organic material
AU6531600A (en) * 1999-08-27 2001-03-26 Lex Kosowsky Current carrying structure using voltage switchable dielectric material
US20100038121A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-18 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20100038119A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-18 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20100040896A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-18 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20100044080A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-25 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20100044079A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-25 Lex Kosowsky Metal Deposition
US7825491B2 (en) * 2005-11-22 2010-11-02 Shocking Technologies, Inc. Light-emitting device using voltage switchable dielectric material
US6981319B2 (en) * 2003-02-13 2006-01-03 Shrier Karen P Method of manufacturing devices to protect election components
US7279724B2 (en) 2004-02-25 2007-10-09 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Ceramic substrate for a light emitting diode where the substrate incorporates ESD protection
EP1946336A1 (de) * 2005-10-19 2008-07-23 Littelfuse Ireland Development Company Limited Varistor und herstellungsverfahren
US7923844B2 (en) * 2005-11-22 2011-04-12 Shocking Technologies, Inc. Semiconductor devices including voltage switchable materials for over-voltage protection
US20100264224A1 (en) * 2005-11-22 2010-10-21 Lex Kosowsky Wireless communication device using voltage switchable dielectric material
US20080029405A1 (en) * 2006-07-29 2008-02-07 Lex Kosowsky Voltage switchable dielectric material having conductive or semi-conductive organic material
US20080032049A1 (en) * 2006-07-29 2008-02-07 Lex Kosowsky Voltage switchable dielectric material having high aspect ratio particles
US7981325B2 (en) * 2006-07-29 2011-07-19 Shocking Technologies, Inc. Electronic device for voltage switchable dielectric material having high aspect ratio particles
WO2008035319A1 (en) * 2006-09-19 2008-03-27 Littelfuse Ireland Development Company Limited Manufacture of varistors comprising a passivation layer
WO2008036423A2 (en) 2006-09-24 2008-03-27 Shocking Technologies, Inc. Formulations for voltage switchable dielectric material having a stepped voltage response and methods for making the same
US20120119168A9 (en) * 2006-11-21 2012-05-17 Robert Fleming Voltage switchable dielectric materials with low band gap polymer binder or composite
US7793236B2 (en) * 2007-06-13 2010-09-07 Shocking Technologies, Inc. System and method for including protective voltage switchable dielectric material in the design or simulation of substrate devices
US8206614B2 (en) * 2008-01-18 2012-06-26 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material having bonded particle constituents
US8203421B2 (en) * 2008-04-14 2012-06-19 Shocking Technologies, Inc. Substrate device or package using embedded layer of voltage switchable dielectric material in a vertical switching configuration
US20100047535A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Lex Kosowsky Core layer structure having voltage switchable dielectric material
WO2010033635A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material containing boron compound
US9208931B2 (en) * 2008-09-30 2015-12-08 Littelfuse, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductor-on-conductor core shelled particles
EP2342722A2 (de) * 2008-09-30 2011-07-13 Shocking Technologies Inc Spannungsumschaltbares dielektrisches material mit leitenden kernhüllepartikeln
US8362871B2 (en) * 2008-11-05 2013-01-29 Shocking Technologies, Inc. Geometric and electric field considerations for including transient protective material in substrate devices
US8399773B2 (en) 2009-01-27 2013-03-19 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US8272123B2 (en) 2009-01-27 2012-09-25 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US9226391B2 (en) 2009-01-27 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
KR101679099B1 (ko) 2009-03-26 2016-11-23 쇼킹 테크놀로지스 인코포레이티드 전압 스위칭형 유전 물질을 갖는 소자
US9053844B2 (en) * 2009-09-09 2015-06-09 Littelfuse, Inc. Geometric configuration or alignment of protective material in a gap structure for electrical devices
US20110198544A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Lex Kosowsky EMI Voltage Switchable Dielectric Materials Having Nanophase Materials
US9224728B2 (en) * 2010-02-26 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Embedded protection against spurious electrical events
US9082622B2 (en) 2010-02-26 2015-07-14 Littelfuse, Inc. Circuit elements comprising ferroic materials
US9320135B2 (en) * 2010-02-26 2016-04-19 Littelfuse, Inc. Electric discharge protection for surface mounted and embedded components

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2120787A1 (de) * 1971-04-28 1972-11-16 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen
US3805114A (en) * 1972-03-01 1974-04-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Voltage-nonlinear resistors
DE2820118A1 (de) * 1977-06-23 1979-01-11 Hermsdorf Keramik Veb Oxid-varistor und verfahren zu dessen herstellung
DE2921497A1 (de) * 1978-07-20 1980-01-31 Hermsdorf Keramik Veb Substrat fuer keramische halbleiterwiderstaende und herstellungsverfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3768058A (en) * 1971-07-22 1973-10-23 Gen Electric Metal oxide varistor with laterally spaced electrodes
US3743897A (en) * 1971-08-05 1973-07-03 Gen Electric Hybrid circuit arrangement with metal oxide varistor shunt
US3896480A (en) * 1971-10-22 1975-07-22 Gen Electric Semiconductor device with housing of varistor material
US3764566A (en) * 1972-03-24 1973-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Voltage nonlinear resistors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2120787A1 (de) * 1971-04-28 1972-11-16 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen
US3805114A (en) * 1972-03-01 1974-04-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Voltage-nonlinear resistors
DE2820118A1 (de) * 1977-06-23 1979-01-11 Hermsdorf Keramik Veb Oxid-varistor und verfahren zu dessen herstellung
DE2921497A1 (de) * 1978-07-20 1980-01-31 Hermsdorf Keramik Veb Substrat fuer keramische halbleiterwiderstaende und herstellungsverfahren

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0141179A2 (de) * 1983-09-28 1985-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Kombinierte Schaltung mit Varistor
EP0141179A3 (de) * 1983-09-28 1986-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Kombinierte Schaltung mit Varistor
FR2726941A1 (fr) * 1986-01-28 1996-05-15 Cimsa Cintra Dispositif integre de protection par varistance d'un composant electronique contre les effets d'un champ electro-magnetique ou de charges statiques
DE3729013A1 (de) * 1987-08-31 1989-03-09 Siemens Ag Schaltungsanordnung mit einem varistor als ueberspannungsschutz fuer ein eine elektrische schaltung enthaltendes bauelement
EP1794860A2 (de) * 2004-09-17 2007-06-13 Electronic Polymers, Inc. Einrichtungen und systeme zur unterdrückung elektrostatischer entladungen
EP1794860A4 (de) * 2004-09-17 2009-08-19 Electronic Polymers Inc Einrichtungen und systeme zur unterdrückung elektrostatischer entladungen
US8045312B2 (en) 2004-09-17 2011-10-25 Electronic Polymers, Inc. Devices and system for electrostatic discharge suppression

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5954264A (ja) 1984-03-29
US4506285A (en) 1985-03-19
DE3381764D1 (de) 1990-08-30
EP0103748A2 (de) 1984-03-28
EP0103748B1 (de) 1990-07-25
EP0103748A3 (en) 1986-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3231118C1 (de) Kombinierte Schaltungsanordnung mit Varistor und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102005050638B4 (de) Elektrisches Bauelement
DE4036997C2 (de) Monolithischer Varistor
DE69632659T2 (de) Vielschichtvaristor
DE102008031663B4 (de) Keramikverbindung für nichtlineare Widerstände, elektronisches Bauelement und Mehrschicht-Chip-Varistor
DE102008033664A1 (de) Varistor
EP0351004A2 (de) Nichtlinearer spannungsabhängiger Widerstand
DE112005002980T5 (de) Scheibenvaristor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1665135B1 (de) Nichtlineare widerstaende
EP1386335B1 (de) Elektrisches vielschichtbauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE102006015723A1 (de) Mehrschichtiger Chipvaristor
DE2238185C2 (de) Metalloxid-Varistorelement
DE112020002054T5 (de) Integrierte komponente, einen kondensator und einen eigenständigen varistor aufweisend
EP1497838B1 (de) Verfahren zur herstellung eines ptc-bauelements
DE10146947B4 (de) Elektrisches Bauelement
WO2015177085A1 (de) Elektronisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE3335195A1 (de) Kombinierte schaltung mit varistor
DE1765097B2 (de) Spannungsabhaengiger widerstand aus einer gesinterten scheibe aus zinkoxid
DE112020002057T5 (de) Komponente mit niedriger Induktivität
DE3702780A1 (de) Integrierte Varistor-Schutzvorrichtung zum Schutz eines Elektronikbauteils gegen die Wirkungen von elektromagnetischen Feldern oder statischen Ladungen
DE1954056B2 (de) Verfahren zur herstellung eines spannungsabhaengigen widerstandes
EP1911052B1 (de) Elektrisches bauelement
WO2001086664A1 (de) Bauelement, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung
WO2003009311A1 (de) Elektrokeramisches bauelement
DE2251228A1 (de) Halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3335195

Format of ref document f/p: P

8339 Ceased/non-payment of the annual fee