DD272755A1

DD272755A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF A MULTILAYER SUBSTRATE

Info

Publication number: DD272755A1
Application number: DD31594488A
Authority: DD
Inventors: Uwe Helmdach
Original assignee: Robotron Elektronik
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrebenensubstrates, insbesondere fuer einen Multichipmodul mit auf einem Schichtentraeger aus Keramik aufgebrachten feinstrukturierten und eng tolerierten Leiterzuegen aus Aluminium und Isolationsbereichen aus eloxiertem Aluminium. Hierfuer sieht die Erfindung vor, einen Traeger ganzflaechig mit einer CrNi-Haftschicht zu versehen, darauf eine Al-Schicht aufzubringen, die eloxiert wird, weiterhin eine Leitschicht aus Aluminium aufzubringen, die einer besonderen Behandlung unterzogen wird, und nachfolgend die Leitschicht mit einer Isolationsschicht zu versehen, die auch aus einer Al-Schicht hergestellt wird. Der Verfahrensablauf laesst sich fuer eine Mehrebenenherstellung mehrfach wiederholen.The invention relates to a method for producing a multilevel substrate, in particular for a multi-chip module with applied on a layer of ceramic carrier finely structured and narrow tolerances Leiterzuegen of aluminum and insulation areas of anodized aluminum. For this purpose, the invention provides a Traeger ganzflaechig provided with a CrNi adhesive layer, applied thereto an Al layer, which is anodized, continue to apply a conductive layer of aluminum, which is subjected to a special treatment, and subsequently the conductive layer with an insulating layer provided, which is also made of an Al-layer. The procedure can be repeated several times for a multi-level production.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrebenensubstrates, insbesondere eines Multichipmoduls, mit auf einem Schichtenträger aus Keramik aufgebrachten freinstrukturierten und eng tolerierten Leiterzügen aus Aluminium.The invention relates to a method for producing a multilevel substrate, in particular a multichip module, with free-structured and closely toleranced conductor tracks made of aluminum applied to a ceramic layer support.

Characteristic of the known state of the art

Zur Herstellung von Mehrebenensubstraten für Multichipmodule sind verschiedene Arten von Werkstoffen und Verfahren bekannt. So verwendet man „grüne", mit Dickschichtleiterzügen bedruckte Keramiklagen und laminiert diese in einem Brennprozeß zu einem Mehrebenensubstrat. (Mehrschichtkeramikträger: Basis für das TCM — in Sprechsaal, 114. Jahrgang, Heft 12/81).For producing multilevel substrates for multichip modules, various types of materials and methods are known. So you use "green", printed with thick film conductors ceramic layers and laminated them in a firing process to a multi-level substrate. (Multi-layer ceramic support: base for the TCM - in Sprechsaal, 114th year, Issue 12/81).

Während des Sinterprozesses schrumpft die Keramik. Es kommt zu einer irreversiblen Dimensionsverkleinerung, die von der Zusammensetzung und Reinheit der Ausgangsstoffe abhängt.During the sintering process, the ceramic shrinks. There is an irreversible dimensional reduction, which depends on the composition and purity of the starting materials.

Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Moduls bekannt, bei welchem Leiter- und Isolationsebenen auf eine bereits gebrannte und glasierte Keramikplatte aufgebracht werden. Die Leiterzüge werden aus Aluminium in Dünnschichttechnik realisiert. Strukturiert wird über Ätzverfahren. Als Dielektrikum dient Fotolack. Der relativ einfachen Herstellungstechnologie eines solchen Trägers stehen einige Nachteile gegenüber. Die erhabenen Leiterzüge führen dazu, daß die aufgebrachte Fotolackschicht eine relativ hohe Welligkeit aufweist. Dies führt dazu daß dieser Aufbau auf eine geringe Ebenenzahl beschränkt ist. Auf der oberen Leitebene aufgebrachte Bondinseln weisen aufgrund der elastischen Eigenschaften des Fotolackes eine relativ schlechte US-Bondbarkeit auf.Furthermore, a method for producing such a module is known, in which conductor and insulation levels are applied to an already fired and glazed ceramic plate. The conductor tracks are made of aluminum using thin-film technology. It is structured by etching. The dielectric used is photoresist. The relatively simple manufacturing technology of such a carrier faces some disadvantages. The raised conductor tracks cause the applied photoresist layer has a relatively high ripple. As a result, this structure is limited to a small number of levels. Bonding pads applied to the upper conductive layer have relatively poor US bondability due to the elastic properties of the photoresist.

Gemäß DE 1809919 ist es bekannt, eloxiertes Aluminium als Dielektrikum für die Herstellung von Substraten zu verwenden. Dabei wird eine aus Aluminium bestehende Platte harteloxiert und versiegelt. Darauf werden nun in Dünnschichttechnik Aluminiumleiterzüge aufgebracht und zur Passivierung oberflächig eloxiert. Dieser Aufbau ist ebenso auf eine Ebene beschränkt, wie die in der DE 3035749 dargelegte Erfindung. Dabei wird eine plane, metallische Kernplatte mit einer Galvano-Aluminium-Eloxalschicht als Isolierung beaufschlagt. Die Leiterzüge werden anschließend auf additivem oder subtraktivem Wege aufgebracht. In der DE 3501372 wird ein isolierendes Substrat hergestellt, indem eine Platte aus einer FeNi-Legierung beidseitig mit Aluminiumfolie plattiert wird. Diese Folien werden anschließend eloxiert, um sie elektrisch isolierend zu machen.According to DE 1809919 it is known to use anodized aluminum as a dielectric for the production of substrates. An aluminum plate is hard-anodized and sealed. Thin-film technology is then used to apply aluminum conductor cables and surface anodised for passivation. This structure is also limited to one level, as the invention set forth in DE 3035749 invention. In this case, a flat, metallic core plate with a Galvano-aluminum anodized coating is applied as insulation. The conductor tracks are then applied in an additive or subtractive way. In DE 3501372, an insulating substrate is produced by cladding a FeNi alloy plate on both sides with aluminum foil. These films are then anodized to make them electrically insulating.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, den Aufbau eines Mehrebenensubstrates zu verbessern und die Herstellung eines Multichipmodules zu vereinfachen.The invention has the aim to improve the construction of a multi-level substrate and to simplify the production of a multi-chip module.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einsatz eines einheitlichen Werkstoffsystems einen homogenen Werkstoffverbund herzustellen, der auch bei einem Aufbau mit mehreren Leitschichten auf der Außenebene weitestgehend plan ist.The invention has for its object to produce a homogeneous material composite by using a uniform material system, which is largely flat even with a structure with multiple conductive layers on the outside.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Das Wesen der Erfindung besteht in der Erkenntnis, eloxiertes Aluminium nicht für den additiven Aufbau eines Mehrschichtensystems einzusetzen, sondern durch Strukturierung einer Aluminiumschicht und Eloxieren Leiterzugbereiche voneinander zu isolieren. Voraussetzung für einen guten Isolationsbereich ist eine vollständige durchgehende anodische Oxydation der Aluminiumschicht. Auf dieser Weise werden Ebenen eingespart und der Aufbau vereinfacht.According to the invention the object is achieved by the method steps specified in the characterizing part of the claims. The essence of the invention consists in the knowledge not to use anodized aluminum for the additive construction of a multi-layer system, but to isolate Leiterzugbereiche from each other by structuring an aluminum layer and anodizing. A prerequisite for a good insulation area is a complete continuous anodic oxidation of the aluminum layer. In this way, levels are saved and the structure is simplified.

embodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

In der Zeichnung sind die Verfahrensschritte a bis с dargestellt. Ausgangspunkt ist ein ebener Träger 1 aus Keramik oder aus einem ähnlichen Material. Dieser Träger 1 wird ganzflächig in Dünnschichttechnik mit CrNi als Haftschicht und anschließend mit Al beschichtet. Die Al-Schicht wird eloxiert und im kochenden Wasserbad verdichtet. Anschließend wird wieder ganzflächig mit Al beschichtet. Auf diese Schicht wird eine Fotolackschicht aufgebracht und mit dem gewünschten Leiterbild strukturiert. Die so maskierte Al-Schicht wird anschließend eloxiert. Die durch die Fotolackmaske abgedeckten Bereiche bleiben als Al-Leiterzüge erhalten und schließen eben mit der sie umgebenden Eloxalschicht ab. Im Anschluß an das Eloxieren werden die Poren in den Eloxalschichten durch Behandlung im kochenden Wasserbad geschlossen und der Fotolack entfernt. Eloxalschichten sind hart, verschleißfest und als guter Isolator bekannt.In the drawing, the process steps a to с are shown. The starting point is a planar support 1 made of ceramic or a similar material. This support 1 is coated over its entire surface in thin-film technology with CrNi as the adhesive layer and then with Al. The Al layer is anodized and compacted in the boiling water bath. Then it is again coated over the entire surface with Al. A photoresist layer is applied to this layer and patterned with the desired pattern. The masked Al layer is subsequently anodized. The areas covered by the photoresist mask remain as Al conductors and just terminate with the surrounding anodizing layer. Following anodization, the pores in the anodized layers are closed by treatment in the boiling water bath and the photoresist removed. Anodized coatings are hard, wear resistant and known as a good insulator.

Auf die nun erhaltene 1. Leitebene 2 wird wieder eine Fotolackmaske aufgebracht und strukturiert. Damit werden jetzt die Vias zwischen der ersten Leitebene und der noch folgenden zweiten Leitebene durch Eloxieren der nicht abgedeckten Bereiche realisiert. Daran schließt sich wieder eine Behandlung im kochenden Wasserbad an. Auf die so erhaltene 1. Isolationsebene 3 mit den enthaltenen Vias wird wieder ganzflächig Al aufgebracht und mit einer Fotolackmaske abgedeckt. Die weiteren Schritte sind analog der 1. Leitebene (b) und der 1. Isolationsebene (c).On the now obtained first control level 2, a photoresist mask is again applied and structured. Thus, the vias between the first control level and the second control level that follows are realized by anodizing the uncovered areas. This is followed by another treatment in the boiling water bath. On the thus obtained first isolation level 3 with the vias contained Al is again applied over the entire area and covered with a photoresist mask. The further steps are analogous to the first control level (b) and the first isolation level (c).

Durch die Erfindung wird die Außenebene eines Multichipmoduls sehr glatt. Dadurch wird die Bestückung von Halbleiterchips und die Herstellung der Verdrahtung zusätzlich begünstigt.By the invention, the outer plane of a multi-chip module is very smooth. This additionally favors the placement of semiconductor chips and the production of the wiring.

Claims

1. A method for the production of a multi-level substrate , in particular for multi- chip modules with applied on a support ceramic layer fine-structured and closely toleranced conductor tracks of Alurhinium and insulation areas of anodized aluminum, characterized by the following process steps:

a) Whole-surface coating of the support (2) with a CrNi adhesion layer and subsequent full-surface coating of the CrNi adhesion layer with an aluminum layer which is anodized over the whole area,

b) applying a conductive layer (2) made of aluminum, by

ba) full-surface application of an aluminum layer,

bb) coating with photoresist and structuring of a printed circuit pattern,

bc) anodizing the masked aluminum layer

bd) removing the photomask,

c) coating with an insulation plane (3) by

ca) applying a full-surface aluminum layer,

cb) coating with photoresist and structuring vias,

cc) anodizing the masked aluminum layer,

cd) removing the photomask and compacting the anodizing layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the method steps are repeated bunde.

3. The method according to claim 1, characterized in that three conductive layers (2) are produced.