DD225126B1 - METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER INSULATION STRUCTURES FOR THICK-LAYER ELECTRONICS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER INSULATION STRUCTURES FOR THICK-LAYER ELECTRONICS Download PDF

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DD225126B1
DD225126B1 DD26140184A DD26140184A DD225126B1 DD 225126 B1 DD225126 B1 DD 225126B1 DD 26140184 A DD26140184 A DD 26140184A DD 26140184 A DD26140184 A DD 26140184A DD 225126 B1 DD225126 B1 DD 225126B1
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Hans-Joachim Teuschler
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Elektron Bauelemente Carl Von
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  • Glass Compositions (AREA)

Description

2 AI(OR)3 -> AI2O3 + 3 R + 3 · OR, oder2 Al (OR) 3 -> Al 2 O 3 + 3 R + 3 · OR, or

2 AI(R)(OR)2 -> AI2O3 + 5 · R + -OR2 Al (R) (OR) 2 -> Al 2 O 3 + 5 · R + -OR

beziehungsweiserespectively

Si (OR)4 -» SiO2 + 2 · R + 2 · OR, oderSi (OR) 4 -> SiO 2 + 2 · R + 2 · OR, or

Si(R)(OR)3-^SiO2 + 3· R + -OR, oderSi (R) (OR) 3 - ^ SiO 2 + 3 · R + -OR, or

Si(R)2(OR)2^SiO2 + 4- RSi (R) 2 (OR) 2 ^ SiO 2 + 4- R

zur pyrolytischen Primärreaktion gebracht und als Rekristallisationsreaktanten genutzt werden.brought to the pyrolytic primary reaction and used as recrystallization reactants.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aktiver Druckträger mit ,,AI2O3"3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as active support with "AI 2 O 3 "

Max. Min.Max. Min.

Lösungsmittel 83,5Gew.-% 95,0Gew.-%Solvent 83.5% by weight 95.0% by weight

Ethylcellulose 3,0Gew.-% 3,5Gew.-%Ethyl cellulose 3.0% by weight 3.5% by weight

Triisopropoxi-Al 13,5Gew.-% 1,5 Gew. -%Triisopropoxy Al 13.5% by weight 1.5% by weight

eingesetzt werden.be used.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aktiver Druckträger mit ,,SiO2"4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as active support with "SiO 2 "

Max. Min.Max. Min.

Lösungsmittel 76,4Gew.-% 94,2Gew.-%Solvent 76.4% by weight 94.2% by weight

Ethylcellulose 3,0Gew.-% 3,5Gew.-%Ethyl cellulose 3.0% by weight 3.5% by weight

Triethoxi-Al 20,6Gew.-% 2,5Gew.-%Triethoxy-Al 20.6% by weight 2.5% by weight

eingesetzt werden.be used.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise Trialkoxiverbindungen des Aluminiums, wie Triisopropoxialan, eingesetzt wird.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that preferably Trialkoxiverbindungen of aluminum, such as triisopropoxialane, is used.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise Alkoxi — beziehungsweise Alkylalkoxiverbindungen des Siliziums, wie Tetrabutoxisilan, eingesetzt wird.6. The method according to claim 1, 2 and 4, characterized in that preferably alkoxy - or Alkylalkoxiverbindungen of silicon, such as tetrabutoxysilane, is used.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als aktiver Druckträger Mischungen gemäß Anspruch 5 und 6 eingesetzt werden.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that mixtures are used according to claim 5 and 6 as the active printing carrier.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Multilayerisolationsstrukturen für die Dickschichtelektronik, deren Anwendung, speziell in der integrierten Hybridtechnik, von der Anordnung von mindestens zwei gedruckten Leiterzugebenen gekennzeichnet und die durch Isolationsschichten elektrisch getrennt sind.The invention relates to a method for the production of multilayer insulation structures for the thick-film electronics, their application, especially in the integrated hybrid technology, characterized by the arrangement of at least two printed Leiterzugebenen and electrically isolated by insulation layers.

Dickschichtmultilayerschaltungen werden vorrangig als Systemträger fur hoher integrierte Hybridsysteme eingesetzt, bei welchen sich Leiterzugkreuzungen nicht vermeiden lassen und ein hoher Integrationsgrad realisiert werden soll.Thick film multilayer circuits are primarily used as system carriers for high integrated hybrid systems, in which conductor crossings can not be avoided and a high degree of integration is to be realized.

Die Anwendungen sind multivalent in der Konsumgüterindustrie in der kommerziellen Technik, in der Medizintechnik und in der Militär- und Weltraumtechnik gegeben.The applications are multivalent in the consumer goods industry in commercial engineering, in medical engineering and in military and space engineering.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Multilayerisolationsstrukturen werden in der Dickschichttechnik nach dem gleichen Siebdruck- und Sinterregime hergestellt wie Leit- und Widerstandsstrukturen. Für den Siebdruckprozeß werden speziell entwickelte Pasten eingesetzt, die aus funktionellen Bestandteilen, Glasbindemitteln und Druckträgern bestehen.Multilayer insulation structures are produced in thick film technology using the same screen printing and sintering regime as conductive and resistive structures. For the screen printing process specially developed pastes are used, which consist of functional components, glass binders and print media.

Multilayerisolationsstrukturen werden aus Pastensystemen hergestellt, deren Feststoffanteil meist aus reinen Glasphasen besteht und in der Sinterzone des Einbrenndurchlaufofens zum Teil rekristallisiert. Diese Rekristallisationsschichten weisenMultilayer insulation structures are produced from paste systems whose solids content mostly consists of pure glass phases and which partially recrystallizes in the sintering zone of the burn-in continuous furnace. These recrystallization layers have

derartige stabile thermodynamische Eigenschaften auf, daß sie mehrmals das gleiche Sinterregime ohne wesentliche Störungen des Schichtaufbaus durchlaufen können Hierdurch wird der iterative Sinterbetneb ermöglicht, der die Komposition des Multilayeraufbaus von alternativ angeordneten Leit- und Isolationsschichten zulaßt Durch geeignete Fensterstruktunerungen der Isolationsschichten lassen sich 2 bis 10 Leiterstrukturen übereinander in der Art realisieren, daß sich durch eine abschließende Hybridisierung hochintegrierte Schaltungen herstellen lassen Die Einbeziehung von ebenfalls siebgedruckten Widerstanden ist möglich und laßt u a die Durchfuhrung eines Funktionsabgleiches mit einem YAG-Laser zu Zur Hybridisierung eignen sich die folgenden Bauelemente Konventionelle Chips, Flip-Chips, Beam-leads, Miniaturpackages und nackte IC usw Bei Multilayerisolationspasten werden zwei Wirkungsprinzipien bezüglich des Kristallisationsmechanismus unterschiedenSuch stable thermodynamic properties that they repeatedly can pass through the same sintering regime without significant disturbances of the layer structure This allows the iterative Sinterbetneb that allows the composition of the multilayer structure of alternatively arranged conductive and insulating layers By suitable Fensterstruktunerungen the insulating layers can be 2 to 10 conductor structures Realize one another in a way that can be produced by a final hybridization highly integrated circuits The inclusion of also screen-printed resistors is possible and let, inter alia, the implementation of a function calibration with a YAG laser to hybridization, the following components are conventional chips, flip chips , Beam leads, miniature packages and bare ICs, etc. In multilayer insulation pastes, two principles of action with respect to the crystallization mechanism are distinguished

1 Das Vitrocerampnnzip ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer zu Feinstpulver aufgemahlenen Glasfritte, die bereits alle fur die Kristallisation notwendigen Reaktanten enthalt1 The Vitrocerampnnzip is characterized by the use of a fine glass powder ground glass frit, which already contains all the necessary for the crystallization reactants

2 DasCompositprmzip ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer zu Feinstpulver aufgemahlenen Glasfritte, der als Composit eine fur die Kristallisation notwendige Komponente als Feinstpulver zugesetzt wird Multilayerisolationsstrukturen werden im allgemeinen im Zweifachdruck auf ein, mit der ersten gesinterten Leiterbahn versehenen, Substrat übertragen Der Sinterprozeß der beiden Isolationsschichten erfolgt simultan bei dem Brennprof il, welches auch zur Realisierung der Leiterbahn- und Widerstandsstrukturen angewendet wird, ζ B im 60-Minuten-Zyklus mit 10 Minuten Haltezeit bei 8500C ± 1 K2 The composite precipitate is characterized by the use of a glass frit ground to ultrafine powder, which as composite is added with a component necessary for the crystallization as ultrafine powder. Multilayer insulation structures are generally transferred in double pressure to a substrate provided with the first sintered conductor. The sintering process of the two insulating layers takes place simultaneously with the firing profile, which is also used to implement the track and resistor structures, ζ B in a 60-minute cycle with a 10-minute hold time at 850 ° C ± 1 K.

Als Prototyp fur die rekristallisierende Phase in einer Glasmatnx ist die monokline Celsianbildung anzusehen Hierbei handelt es sich um die kristalline Ausbildung eines Bariumalumosilikatsystems nach BaO-AI2O3-2SiO2 Die analytische Zusammensetzung kommerzieller Multilayensolationspasten nach dem Celsianprinzip liegt in folgenden GrenzenThe prototype for the recrystallizing phase in a glass mat is the monoclinic Celsian formation. This is the crystalline formation of a barium aluminosilicate system according to BaO-Al 2 O 3 -2SiO 2 The analytical composition of commercial multi-layer insulation pastes according to the Celsian principle has the following limits

25-35Gew-%SiO2 25-35% by weight of SiO 2

3-6 G ew -0AB2O3 3-6 G ew - 0 AB 2 O 3

8-16 Gew-% AI2O3 8-16% by weight Al 2 O 3

4-8Gew-%CaO4-8Gew-% CaO

0~4Gew -% MgO0 ~ 4Gew -% MgO

6-12 Gew-% ZnO 20-30Gew-%BaO6-12% by weight of ZnO 20-30% by weight of BaO

Im allgemeinen werden die gedruckten und getrockneten Multilayensolationspasten (Ml Pasten) einem definierten Brennprofil in einem Durchlaufsinterofen unterzogen Hauptsächlich wird das 60-Minuten-Profil mit 10 Minuten Haltezeit bei 85O0C ± 1 K angewendet Vor der Sinterzone werden die zu sinternden Strukturen durch die Ausbrennzone gefuhrt, in der die gesamte organische Phase (Drucktragerharze bzw Polymere) durch pyrolytische Verbrennungen quantitativ entfernt wird Bei der Anwendung einer inerten Brandfuhrung (Stickstoff) muß die organische Phase über pyrolytische Fugazitaten, d h ohne Verbrennungsprozesse, quantitativ ausgetrieben werden Keinesfalls dürfen sich Kohlenstofftrager bei beginnender Sinterung in den Porenraumen befinden, da Kohlenstoffausscheidungen (Nont, Glanzkohlenstoff) den geforderten Isolationswiderstand von 1012 Ohm (bei einer Schichtdicke von 40/xm und 1 cm5 Grund- und Deckelektrode) nicht gewahrleisten Wahrend der Haltezeit bei der Sintertemperatur sollen die thermodynamischen Zustande eingestellt werden, welche die Celsiankristallisation (monokl ) erwarten lassen Da dieser Prozeß intermediär an die Keimbildungsarbeitenn mit anschließenden Wachstumsgradienten gebunden ist, gelten auch die typischen Fakten der Keimbildungsverzogerung oder des Ausbleibens der funktionell geforderten KristallisationIn general, the printed and dried Multilayensolationspasten (Ml pastes) are a defined firing profile is subjected in a continuous sintering furnace contains mostly the 60-minute profile with 10 minutes holding time at 85O 0 C ± 1 K is applied before the sintering zone to be sintered structures are represented by the burnout In the application of an inert Brandfuhrung (nitrogen), the organic phase must be expelled by pyrolytic Fugazitaten, ie without combustion processes, quantitatively be never Carbontrager at incipient sintering in the pore spaces, since carbon precipitations (Nont, lustrous carbon) the required insulation resistance of 10 12 ohms (at a layer thickness of 40 / xm and 1 cm 5 base and cover electrode) not guaranteed During the holding time at the sintering temperature d The thermodynamic states which can be expected for the Celsian crystallization (monoclonal) are set. Since this process is bound to the nucleation work with subsequent growth gradients, the typical facts of the nucleation delay or the lack of functionally required crystallization also apply

Um dieses Fehlverhalten möglichst ausschließen zu können, ist wenigestens ein Pastenproduzent dazu übergegangen, dem Feinstpulverversatz nach dem Vitroceram- und/oder Compositpnnzip Celsiankeime in Feinstpulverform zuzusetzen Gemäß DE-OS 2 655 085 können partiell rekristallisierenden Glasern auch Kristalikeimbiidner vom Typ ZrO2 und TiO2 zugesetzt werden Em ahnIiches Verhalten wurde im GB-PS 1 416 981 durch die Einbeziehung dieser „Trubungsoxide" in der Summe 5-15Gew-%und in der DE-OS 2 714 220 durch die Einbeziehung kristalliner ternarer Oxide in der Summe von 10-35Gew -0O beschriebenIn order to be able to exclude this misconduct as possible, at least one paste producer has begun to add the finest powder offset after the Vitroceram and / or composite Celsian germs in ultra-fine powder form According to DE-OS 2,655,085 partially crystalline crystallizers also ZrO 2 and TiO 2 type crystal diciters are added Em sonic behavior was described in GB-PS 1 416 981 by the inclusion of these "trubungsoxide" in the sum 5-15Gew-% and in DE-OS 2 714 220 by the inclusion of crystalline ternary oxides in the sum of 10-35Gew - 0 O described

Um das Problem der iterativen thermischen Beständigkeit, des hohen Isolationswiderstandes und einer hohen Durchschlagfestigkeit (Stehspannungsprufung) zu meistern, wurde weiterhin in der DE-OS 2 445 140 vorgeschlagen, daß die Ml-Schichtanordnung aus zwei Schichten aufgebaut wird Die erste Schicht soll aus einem Borsilikatgas (>5Gew -% B2O3, >55Gew -% SiO2) und die zweite Schicht aus einer Glaskeramik mit >20Gew % Knstallanteil bestehen Allen bekannten Multilayensolationspasten, aus denen die Ml-Strukturen durch einen Sinterprozeß erzeugt werden, ist gemeinsam, daß analytisch homogene Feinstpulver eingesetzt werden Bei den Vitroceramglasern ist diese Eigenschaft klar ersichtlich, auch wenn als zweite analytisch homogene Phase Feinstkeimbildneroxide eingesetzt werden Compositglaser bestehen ebenfalls aus zwei oder mehreren analytisch homogenen Phasen Die partiellen thermodynamischen Kristallisolationsbedingungen müssen sich unter dem Sintertemperatureinfluß zwischen diesen Phasen ausbilden Von Schiller, Horte und Wiegmann (Wiss Beitrage der FS-Universitat Jena, 1981, S 45) wurde u a Angaben zum Rekristallisationstyp von Glasern gemacht und speziell auf das Celsianproblem eingegangen Demnach handelt es sich bei dem System BaO-AI2O3-SiO2 um Glaser mit Oberflachenkeimbildung und einem Wachstumsvektor zum Inneren der sich bildenden Celsianprimarteilchen Fur diesen Typ wurde mitgeteilt, daß sich zunächst nicht die thermodynamisch stabile Celsianphase ausbildet, sondern diejenigen Mikrobezirke, die durch besondere Konzentrationsverhaltnisse an BaO, AI2O3 und SiO2 gekennzeichnet sind Das technologisch schwer beherrschbare Multilayensolationsproblem findet mit diesen Aussagen eine überraschende Erklärung Zu bemängeln ist bei dem beschriebenen technischen Stand, daß es bisher nicht möglich ist, über die vorliegenden analytisch homogenen Glasfeinstpulver- oder Keimbildungsphasen die Konzentrationsverhaltnisse an BaO, AI2O3 und SiO2 in den Grenzflachen so zu beeinflussen, daß sich reproduzierbare und gleichzeitig physikalisch optimale Ml-Strukturen nach dem Sinterprozeß ergebenIn order to overcome the problem of iterative thermal resistance, high insulation resistance and high dielectric strength (withstand voltage testing), it has also been proposed in DE-OS 2 445 140 that the Ml layer arrangement be built up from two layers. The first layer should consist of a borosilicate gas (> 5Gew -% B 2 O 3 ,> 55Gew -% SiO 2 ) and the second layer consist of a glass ceramic with> 20Gew% Knstallanteil All common multilayer insulation pastes, from which the Ml structures are produced by a sintering process, have in common analytically homogeneous ultrafine powders are used. This property is clearly visible in the case of vitroceram glass fibers, even if superfine oxide oxides are used as the second analytically homogeneous phase. Composite glasses also consist of two or more analytically homogeneous phases The partial thermodynamic crystal isolation conditions must be determined by the sintering temperature influence between these Ph Training Schiller, Horte and Wiegmann (Wiss contributions of FS-Universitat Jena, 1981, p. 45) provided information on the type of recrystallization of glasses and specifically on the Celsian problem. Accordingly, the system is BaO-Al 2 O 3 - SiO 2 around glasses with surface nucleation and a growth vector to the interior of the forming Celsianprimarteilchen For this type, it was reported that initially not the thermodynamically stable Celsian phase forms, but those microbe areas, which are characterized by particular concentration ratios of BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 The technologically difficult to handle multilayersolation problem finds a surprising explanation with these statements. It is to be criticized in the described technical stand that it is not yet possible to determine the concentration ratios of BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 via the present analytically homogeneous glass fine powder or nucleation phases into the border To influence such a way that reproducible and at the same time physically optimal Ml structures arise after the sintering process

Auch aus ökonomischer Sicht ist die Wertigkeit von Multilayensolationspasten ersichtlich, da diese im Preis zum Teil oberhalb von Ag/Pb-Leitpasten auf dem Weltmarkt angeboten werden.From an economic point of view, the value of multi-layer insulation pastes is also evident, as these are offered in part in the price above Ag / Pb conductive pastes on the world market.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht dann, die dem beschriebenen Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen Der partielle Reknstailisationsmechamsmus von Multilayensolationsglasern soll durch ein neues Wirkpnnzip von den technologischen Unsicherheiten befreit und über eine geeignete Regelgroße beeinflußbar gemacht werden Gleichzeitig soll ein technisch-ökonomischer Mehraufwand vermieden und die materielle Produktionsdurchfuhrung gesichert werdenThe object of the invention is then to eliminate the disadvantages associated with the prior art described The partial Reckstailisationsmechamsmus of multilayer glass lasers should be freed by a new Wirkpnnzip of the technological uncertainties and made to be influenced by a suitable rule size At the same time a technical-economic overhead and avoided material production

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Das mangelhafte Verhalten der bekannten technischen Losungen und einige Maßnahmen zur Minderung dieser Mangel wurden fur den Vitroceram-und Composittyp beschrieben und auf die Anomalie derthermodynamischen Gleichgewichtslage und der Konzentrationsgradienten der Knstallisationsreaktanten hingewiesen Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, den funktionsbestimmenden partiellen Reknstallisationsprozeß von Multilayerisolationsstrukturen durch ein neues Wirkprinzip in der Weise zu beeinflussen, daß die Kristallkeimbildung und das Kristallwachstum durch Einwirkung auf die Konzentrationsverhaltnisse der Reaktanten in den Feinstpulvergrenzflachen gesichert wird Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß die analytisch homogenen Glas- und/oder Keimlingsphasen in den Feinstpulvergrenzflachen mit einer molekularen Oberflachenbelegung mit wenigstens einem, die Celsianphase aufbauenden, Metalloxid ganz oder teilweise bedeckt werden und daß die erforderliche resultierende Phase über den notwendigen Drucktrager wahrend des Dispergierungs- und Homogenisierungsprozesses an die Wirkungsgrenzflachen bezirke herangeführt wird In Ausfuhrung der erfinderischen Merkmale werden daher metallorganische Verbindungen eingesetzt, die erstens in den Losungsmitteln bzw Losungsmittelgemischen ohne Beeinträchtigung der ebenfalls zu losenden Harz- bzw Polymerkomponenten loslich sind und zweitens in der Ausbrennzone des Sinteraggregates durch pyrolytische Reaktionsablaufe die gewünschten Metalloxide ergebenThe inadequate behavior of the known technical solutions and some measures to alleviate this deficiency have been described for the vitroceram and composite type and the anomaly of the thermodynamic equilibrium position and the concentration gradients of the oxidation reactants According to the invention, the object is achieved by the fact that the analytically homogeneous glass and / or seed phases in the Feinstpulvergrenzflachen with a molecular surface occupancy with at least one, the Celsianphase constituent, metal oxide are completely or partially covered and that the required resulting phase In the execution of the inventive features therefore organometallic compounds are used, which are soluble first in the solvents or solvent mixtures without affecting the likewise releasable resin or polymer components and secondly in the burn-out of the sintering unit by pyrolytic reaction sequences give the desired metal oxides

Die einzusetzenden metallorganischen Verbindungen sind bezüglich ihrerthermischen Eigenschaften so auszuwählen, daß sie nicht molekular fluchtig sind, sondern sich überwiegend nur durch die Abspaltung der organischen Reste (Zersetzung) und unter Zurucklassung der metalloxidischen Phase auszeichnen An die Hohen der aufzuwendenden Dissoziationsenthalpien werden keine zusätzlichen Anforderungen gestellt, da sie grundsatzlich in der Ausbrennzone quantitativ überschritten werden und somit eindeutige pyrolytische Reaktionsablaufe gewährleistenThe organometallic compounds to be used are to be selected with regard to their thermal properties so that they are not molecularly volatile, but predominantly characterized only by the elimination of the organic radicals (decomposition) and leaving out the metal oxide phase to the high levels of dissociation enthalpies are no additional requirements, since they are quantitatively exceeded in the Ausbrennzone and thus ensure clear pyrolytic reaction sequences

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß bei dem Reknstallisationssystem Celsian die Komponenten AI2O3 und SiO2 vanabei zu gestalten sind, um die möglichen Freiheitsgrade fur optimale Keimbildungsparameter zu erhalten In dem Drucktragergemisch werden zusatzlich die folgenden Substanzen gelostIt has been found to be advantageous in the Celsian Reklstallisation system to design the components Al 2 O 3 and SiO 2 vanabei in order to obtain the possible degrees of freedom for optimum nucleation parameters. In the pressure-carrier mixture, the following substances are additionally dissolved

1 Herstellung von AI2O3 Trialkoxialuminiumverbindungen 2Al (OR)3-^AI2O3 + 3 R + 3 OR oder1 Preparation of Al 2 O 3 Trialkoxialuminiumverbindungen 2Al (OR) 3 - ^ Al 2 O 3 + 3 R + 3 OR or

2Al (R)(OR)2-^AI2O3 +5 R+ OR2Al (R) (OR) 2 - ^ Al 2 O 3 +5 R + OR

2 Zur Herstellung von SiO2 Tetraalkoxisilan- oder Alkylalkoxiverbindungen des Si Si(OR)4-^SiO2 + 2 R+ 2 OR, oder2 For the preparation of SiO 2 Tetraalkoxisilan- or Alkylalkoxiverbindungen of Si Si (OR) 4 - ^ SiO 2 + 2 R + 2 OR, or

Si(R)(OR)3-^SiO2 + 3 R+ OR, oderSi (R) (OR) 3 - ^ SiO 2 + 3 R + OR, or

Si(R)2(OR)2 -> SiO2 + 4 RSi (R) 2 (OR) 2 -> SiO 2 + 4 R

Das Symbol R steht fur beliebige und zweckmäßige organische Reste, vorzugsweise fur Alkangruppen Die Verbindungen mit der OR- und R-Symbolisierung kennzeichnen die abgespaltenen Radikaistrukturen, die analog zu den Drucktragerharzen bzw -polymeren pyrolytisch verbrannt werden, wenn eine oxidative Ofenfahrweise angewendet wird Wahrend die herkömmlichen Drucktrager nur als Hilfsmaterial, zur Durchfuhrung des Siebdruckes und zur Fixierung der Schichten am Substrat, eingesetzt werden, finden die erfindungsgemaßen Drucktrager zum Teil Eingang in den gesinterten Schichtaufbau, wodurch sie auch den Charakter eines Grundmaterial annehmen In bezug auf die Schichtzusammensetzung und der vorangegangenen Wirkung wahrend des Sinterprozesses können die letztgenannten als „aktive" Drucktrager bezeichnet werden, die sich dann auch definitionsgemaß von den herkömmlichen „passiven" Drucktragern unterscheidenThe symbol R stands for any desired and expedient organic radicals, preferably for alkane groups. The compounds with the OR and R symbolization characterize the cleaved radical structures, which are pyrolytically burned analogously to the printing resin resins or polymers when an oxidative furnace operation is used Drucktrager only as auxiliary material, for carrying out the screen printing and for fixing the layers to the substrate, are used, find the novel print media part of the input into the sintered layer structure, whereby they also assume the character of a base material with respect to the layer composition and the previous effect while Of the sintering process, the latter can be referred to as "active" Drucktrager, which then differ by definition from the conventional "passive" Drucktragern

AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments

Die nachfolgend genannten Beispiele beziehen sich auf ein Multilayerisolationspasten-Feinstpulver Mathematisch ist davon auszugehen, daß die durchschnittliche innere Oberflache, gemessen nach den BET-Verfahren, ca 2-3m2g"' betragt Zu diesem Parameter ist der Drucktrager so zu modifizieren, daß eine Belegung der Oberflachen mit 1 bis 4 pyrolytischen Oxiden aus der Gruppe ALX3 und SiX4 erfolgtMathematically, it can be assumed that the average inner surface, as measured by the BET method, is about 2-3m 2 g "'. For this parameter the print carrier has to be modified so that a Assignment of the surfaces with 1 to 4 pyrolytic oxides from the group ALX 3 and SiX 4 takes place

Hierbei vertritt X auserwahlte Verbindungen aus der Gruppe der Alkane beziehungsweise Alkanoxide Fur das erfindungsgemaße Beispiel wurden die Molekularvolumina des AI2O3 und SiO21 ns Verhältnis zu der о a BET-Oberf lache gesetzt Die im Ausfuhrungsbeispiel genannten Verbindungen sind auf dieser Grundlage zwischen den Grenzen Maximum und Minimum ermittelt wordenHere, X represents selected compounds from the group of alkanes or alkane oxides. For the example according to the invention, the molecular volumes of Al 2 O 3 and SiO 2 were set to 1 ns ratio to the BET surface area. The compounds mentioned in the exemplary embodiment are on this basis Limits maximum and minimum have been determined

Die Konzentrationen dieser Substanzen können auch oberhalb und unterhalb des genannten Bereiches wirksam sein Die rechnerisch benotigten Daten sind aus den einschlagigen Tabellenbuchem zugänglich Aktiver Drucktrager mit ,,AI2O3"The concentrations of these substances can also be effective above and below the stated range. The mathematically required data are accessible from the relevant table booklets. Active print carrier with ,, AI 2 O 3 "

Max MmMax Mm

Losungsmittel 83,5 Gew -% 95,0 Gew -%Solvent 83.5% by weight 95.0% by weight

Ethylcellulose 3,0 Gew-% 3,5 Gew-%Ethyl cellulose 3.0% by weight 3.5% by weight

Tnisopropoxi-Al 13,5 Gew-% 1,5 Gew-%Tnisopropoxi Al 13.5% by weight 1.5% by weight

Aktiver Drucktrager mit ,,SiO2"Active print carrier with "SiO 2 "

Max. Min.Max. Min.

Lösungsmittel 76,4Gew.-% 94,2Gew.-%Solvent 76.4% by weight 94.2% by weight

Ethylcellulose 3,0Gew.-% 3,5Gew.-%Ethyl cellulose 3.0% by weight 3.5% by weight

Triethoxi-Al 20,6Gew.-% 2,5Gew.-%Triethoxy-Al 20.6% by weight 2.5% by weight

Als Lösungsmittel werden Terpineole und Alkanole verwendet und anstelle von Ethylcellulose können auch andere Polymere eingesetzt werden.The solvents used are terpineols and alkanols, and other polymers can be used instead of ethylcellulose.

Beispiel 1:Example 1:

Zur Herstellung eines A^Gvaktiven Druckträgers werden verwendet:The following are used to prepare an A ^ Gv active printing substrate:

92,0% Lösungsmittel (Terpineol, Alkanol) 3,5% Ethylcellulose N300 (Hercules) 4,5% Al (C3H7O)3H92.0% solvent (terpineol, alkanol) 3.5% ethyl cellulose N300 (Hercules) 4.5% Al (C 3 H 7 O) 3 H

Dieser Druckträger wird mit dem Ml-Feinstpulver im Verhältnis 30 zu 70 dispergiert und auf einem Dreiwalzenstuhl homogenisiert.This print carrier is dispersed with the Ml ultrafine powder in a ratio of 30 to 70 and homogenized on a three-roll mill.

Beispiel 2:Example 2:

Zur Herstellung eines SiO2-aktiven Druckträgers werden verwendet:For the preparation of a SiO 2 -active print carrier are used:

90,0% Lösungsmittel (Terpineol, Alkanol) 3,5% Ethylcellulose N300 (Hercules) 6,5% Si (C2H5O)4 90.0% solvent (terpineol, alkanol) 3.5% ethylcellulose N300 (Hercules) 6.5% Si (C 2 H 5 O) 4

Dieser Druckträger wird mit dem Ml-Feinstpulver im Verhältnis 30 zu 70 dispergiert und auf einem Dreiwalzenstuhl homogenisiert.This print carrier is dispersed with the Ml ultrafine powder in a ratio of 30 to 70 and homogenized on a three-roll mill.

Beispiel 3:Example 3:

Zur Herstellung eines AI2O3- und SiO2-aktiven Druckträgers werden verwendet:For the production of an Al 2 O 3 and SiO 2 -active print carrier, use is made of:

89,0% Lösungsmittel (Terpineol, Alkanol) 3,5% Ethylcellulose N 300 (Hercules) 3,0% Al (C3H7O)3-I 4,5% Si (C2H5J4 89.0% solvent (terpineol, alkanol) 3.5% ethylcellulose N 300 (Hercules) 3.0% Al (C 3 H 7 O) 3 -I 4.5% Si (C 2 H 5 J 4

Dieser Druckträger wird mit dem Ml-Feinstpulver im Verhältnis 30 zu 70 dispergiert und auf einem Dreiwalzenstuhl homogenisiert.This print carrier is dispersed with the Ml ultrafine powder in a ratio of 30 to 70 and homogenized on a three-roll mill.

Die Weiterverarbeitung der beispielsweise genannten Mischungen erfolgt nach den üblichen Pastenverarbeitungstechnologien zur Herstellung von Multilayerisolationsstrukturen. Die für den Siebdruckprozeß notwendige Einstellung der dynamischen Viskosität wird durch die Zugabe eines höhermolekularen Alkohols, z. B. von Terpineol, vorgenommen.The further processing of the mixtures mentioned, for example, is carried out according to the usual paste processing technologies for the production of multilayer insulation structures. The necessary for the screen printing process adjustment of the dynamic viscosity is increased by the addition of a higher molecular weight alcohol, eg. As of terpineol made.

Während des Ausbrennprozesses in einem Sinterdurchlaufofen wird die gesamte organische Phase aus dem Schichtverband durch pyrolytische Verbrennungen entfernt. In dieser Zone bilden sich auch die oxidischen Phasen der Rekristallisationsadditive.During the burn-out process in a sintered continuous furnace, the entire organic phase is removed from the composite by pyrolytic burns. The oxidic phases of the recrystallization additives also form in this zone.

In der Sinterzone, z.B. bei 8500C mit 10min Haltezeit, tritt die Kristallisation der Celsianstruktur in der Glasmatrix auf. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Multilayerisolationsstrukturen zwei Mal zu drucken, jedoch einzeln zu trocknen und simultan zu sintern.In the sintering zone, for example at 850 0 C with 10 minutes holding time, the crystallization of the Celsianstruktur occurs in the glass matrix. It has been found useful to print multilayer insulation structures twice, but to individually dry and simultaneously sinter.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden über den Druckträger diejenigen Metalloxide auf die Feinstpulveroberfläche übertragen, die eine Celsiankeimbildung mit einem anschließenden Kristallwachstum bedingen. Dieser Prozeß kann über die Additivkonzentration in weiten Grenzen beeinflußt werden.By means of the process according to the invention, those metal oxides, which cause a Celsian nucleation with subsequent crystal growth, are transferred via the print carrier to the ultrafine surface of the powder. This process can be influenced by the additive concentration within wide limits.

Diese technische Lösung eines bisher weitgehend unerforschten Zustandes schafft reproduzierbare schichtelektronische Verhältnisse beim Multilayeraufbau, ohne daß hierzu höhere Aufwendungen zu vermerken sind.This technical solution of a hitherto largely unexplored state creates reproducible layer electronic conditions in multilayer structure, without the need for higher expenses are noted.

Claims (2)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Multilayerisolationsstrukturen für die Dickschichttechnik, die aus Feinstglaspulvern nachdem Vitroceram-und/oder Compositprinzip und organischen Druckträgern aufbereitet werden und während des Sinterprozesses in der Glasschmelze zu der Bariumalumosilikatphase Celsian partiell rekristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß zum definierten Rekristallisationsverhalten über den Druckträger molekular gelöste Verbindungen des Aluminiums und/oder Siliziums auf die Grenzflächen der Feinstpulver übertragen und während des Sinterprozesses in die reaktive oxidische Form überführt werden.1. A process for the production of multilayer insulation structures for the thick-film technique, which are prepared from Feinstglaspulvern after Vitroceram and / or composite principle and organic print media and partially recrystallized during the sintering process in the molten glass to Bariumalumosilikatphase Celsian, characterized in that the defined Rekristallisationsverhalten on the print substrate molecularly dissolved compounds of aluminum and / or silicon are transferred to the interfaces of the ultrafine powders and converted into the reactive oxidic form during the sintering process. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Druckträgern, bestehend aus Lösungsmitteln und organischen Polymeren, zusätzlich zu den einzudispergierenden Glasfeinstpulvern Alkoxy- und/oder Alkoxi/Alkanverbindungen des Aluminiums und/oder Siliziums gelöst und während des Sintervorganges entsprechend2. The method according to claim 1, characterized in that dissolved in printing media consisting of solvents and organic polymers, in addition to the einzulispergierenden Glasfeinstpulvern alkoxy and / or alkoxy / alkane compounds of aluminum and / or silicon and during the sintering process accordingly
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